Őrtechnológia a gyakorlatban

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Őrtechnológia a gyakorlatban"

Mihály Kozma
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Őrtechnológia a gyakorlatban ENERGIAFORRÁSOK II. Akkumulátorok, elemek, peltier elemek Szimler András BME HVT, Őrkutató Csoport, 708.labor

2 Li alapú akkumulátorok Li-ion Mechanikailag erısebb Szivárgásveszély Li-polimer Könnyő Vákuumot nem bírja Nincs szivárgásveszély Tőz és robbanásveszélyes LiFePO 4 (lítium-vas-foszfát) Biztonságos, nem érzékeny Gyorsan tölthetı, nagy áramokkal terhelhetı (elektromos jármővek) Kisebb feszültség (U nom =3,3V) és kisebb energiasőrőség Akkumulátorok 2

(lítium-vas-foszfát) Biztonságos, nem érzékeny Gyorsan tölthetı, nagy áramokkal

3 A Li-ion akkumulátorok töltési és kisütési jelleggörbéi A SAFT MP ,6Ah kapacitású cella adatai C az akkumulátor kapacitása Töltés állandó áram/állandó feszültség (CC/CV) eljárással Akkumulátorok 3

4 A Li-ion akkumulátorok élettartamát befolyásoló tényezık Hımérséklet Normál mőködési tartomány 0 50C Magasabb hımérsékleten nagyobb önkisülés és maradandó kapacitás vesztés (tárolás!) Alacsony hımérsékleten nem tölthetı és kisebb a kivehetı kapacitás Feszültség Legnagyobb töltési feszültség 4,2V + / mV (túltöltés) (őr és implant 4,1V) 3,9V felett egyre jelentısebb maradandó kapacitásvesztés (tárolás!) Legkisebb lesütési feszültség 2,5V 3V (mélykisülés) A töltési és kisütési végértékek aránya (DOD) Áram Legnagyobb töltı áram C A legnagyobb kisütı áram C 2C A töltés végén illetve nagyon lesült cella töltı áramának nagysága 0,1C Ciklusok száma A ciklusok számával csökken a kapacitás (0,8C n x 500 ciklus) Akkumulátorok 4

jelentısebb maradandó kapacitásvesztés (tárolás!

A Li-ion akkumulátorok védelmi áramkörei Az akkumulátorokkal egybeépített védelemi áramkörök fıleg csak durva hibák ellen védenek, második, esetenként harmadik védelmi

5 A Li-ion akkumulátorok védelmi áramkörei Az akkumulátorokkal egybeépített védelemi áramkörök fıleg csak durva hibák ellen védenek, második, esetenként harmadik védelmi szintet jelentenek. Túltöltés Mélykisülés Túláram Túl magas hımérséklet Soros cellák esetén cellánkénti túlfeszültség (elsıdleges pontos védelem) Akkumulátorok 5

6 Európai kismőholdak Li-ion akkumulátorai Egyetlen európai gyártó: SAFT Franciaország ITAR mentes LEO pályás kismőholdak számára prizmatikus MPS cella s-p topológiára ajánlott Fıbb adatok Névleges feszültség: 3,75V Kapacitás: 4,2-2,5V 20Cº 0,5A Élettartam (0,8C) 100% DOD esetén Maximális pulzus áram 4C Mechanikai méretek: 54,5x43,9x14,9mm Tömeg: 68g Akkumulátorok 6

feszültség: 3,75V Kapacitás: 2,6Ah @ 4,2-2,5V 20Cº 0,5A Élettartam (0,8C) 500ciklus @ 100% DOD

7 A Rosetta Lander akkumulátora Li-ion 7s2p 140Wh Hıszigetelı MLI fólia (Multi Layer Insulator) Termisztor Impregnált aramid méhsejt struktúra Poliimid szigeteléső főtıfólia Akkumulátorok 7

Termisztor Impregnált aramid méhsejt struktúra

8 DC tápegység Akkumulátor szimulátorok Magában csak kisütés üzemmódra alkalmas Elıterhelt DC tápegység Töltés és kisütés üzemmódra egyaránt alkalmas A töltıáramtól függetlenül mindig ugyanannyit disszipál Sönt stabilizátor Csak töltés üzemmódra alkalmas A töltıárammal arányosan disszipál Akkumulátorok 8

töltıáramtól függetlenül mindig ugyanannyit disszipál Sönt stabilizátor Csak

9 Elıterhelt tápegységes akkumulátor szimulátor és méretezése I táp I kisütı I töltı Állítható DC tápegység U táp C p R e I elıterhelés R b + U bat - R e elıterhelı ellenállás R b az akkumulátor belsı ellenállása C p puffer kondenzátor U táp = U batmin --- U batmax I táp = I elıterelés + I kisütı kisütés alatt I táp = I elıterhelés - I töltı töltés alatt P R emax = U batmax 2 / R e Akkumulátorok 9

ellenállása C p puffer kondenzátor U táp = U batmin --- U batmax I táp = I elıterelés + I kisütı

10 Sönt stabilizátoros akkumulátor szimulátor I töltı R 1 R b - T 1 U sönt U bat R 2 U ref + R b az akkumulátor belsı ellenállása U ref referencia feszültség R 1, R 2 visszacsatolás, feszültség osztó T 1 sönt tranzisztor U sönt = U ref x (R 1 + R 2 ) / R 2 U bat = U sönt + R b x I töltı P T1 = I töltı x U sönt Akkumulátorok 10

visszacsatolás, feszültség osztó T 1 sönt tranzisztor U sönt = U ref x (R 1 + R 2 )

11 Megépített akkumulátor szimulátorok Elıterhelt tápegységes szimulátor Sönt stabilizátoros szimulátor Elıterhelés Belsı ellenállás Osztó Sönt tranzisztor Puffer kondenzátor Szabályozó áramkör Akkumulátorok 11

Elıterhelés Belsı ellenállás Osztó Sönt tranzisztor

12 Napjaink korszerő Li elemei LiMnO 2 Nem mérgezı Olcsó LiSO 2 Nagyobb áramterhelhetıség Kicsi önkisülés LiSOCl 2 (lítium-tionil-klorid) Nagy energiasőrőség Nagyobb cella feszültség 3,6V Mérsékelt áramterhelhetıség Hosszú állás után formázni kell Akkumulátorok 12

Nagy energiasőrőség Nagyobb cella feszültség 3,6V Mérsékelt

13 Peltier elemek Peltier effektus: Áramot folyatva az eszközön az egyik oldala melegedni fog miközben a másik oldal hőlni. Az áram polaritásának megfordításával a termikus viszonyok is felcserélıdnek Felhasználási területek: Elektronikus hőtés Termikus stabilizálás Seebeck effektus: A két oldal T hımérsékletkülönbsége esetén a kapcsokon feszültség különbség jön létre. Felhasználási terület: Termoelektromos energia generálás (RTG, légköri szonda, hulladékhı hasznosítás) Akkumulátorok 13

Termikus stabilizálás Seebeck effektus: A két oldal T hımérsékletkülönbsége esetén a kapcsokon feszültség különbség jön

14 Ellenırzı kérdések Milyen Li alapú akkumulátorokat ismer, melyek ezek fıbb tulajdonságai? Hogyan néz ki egy Li-ion akkumulátor cella U/C kisütési karakterisztikája a kisütı áram nagyságának függvényében? Hogyan néz ki egy Li-ion akkumulátor cella U/C kisütési karakterisztikája a hımérséklet függvényében? Hogyan változik idıben egy Li-ion akkumulátor cella árama és feszültsége a CC/CV töltési eljárás során? Milyen tényezık befolyásolják egy Li-ion akkumulátor élettartamát? Milyen funkciói vannak a Li-ion akkumulátorok védelmi áramköreinek? Milyen felépítéső akkumulátort blokkot célszerő kialakítani alacsony pályás kismőholdak számára? Milyen megoldásokkal védték a Rosetta Lander akkumulátorát a túlzott lehőlés ellen? Hogyan néz ki egy elıterhelt akkumulátor szimulátor elvi felépítése? Milyen Li alapú elemeket ismer, melyek ezek fıbb tulajdonságai? Milyen felhasználási lehetıségei vannak a peltier elemeknek? Akkumulátorok 14

Hogyan néz ki egy Li-ion akkumulátor cella U/C kisütési karakterisztikája a hımérséklet függvényében?

15 Köszönöm a figyelmüket! Akkumulátorok 15

Hasonló dokumentumok

Őreszközök energiaforrásai. Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium V1/105

Őreszközök energiaforrásai. Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium V1/105 Őreszközök energiaforrásai Szimler András BME HVT, Őrtechnológia Laboratórium V1/105 Az energiaforrások fıbb jellemzıi Feszültség, áram, teljesítmény adatok V, A, W Tárolt energia Wh, Ah Energiasőrőség