Az akkumulátor a napenergiával működő hajók kulcsfontosságú része. Energiapufferként működik, amely tárolja a napelemek által termelt energiát, és viszonylag állandó feszültséget biztosít a motor tekercseinek és a perifériás elektronika számára. A napelemes hajóakkumulátor nem egyetlen egység; több részből áll, amelyek együttesen üzemelnek a hatékony és biztonságos működés érdekében.
A napelemes hajóakkumulátor fő alkotóelemei az akkumulátorcellák. Ezek a cellák felelősek az energia kémiai potenciális energia formájában történő tárolásáért. A lítium-ion akkumulátorok a leggyakrabban használt akkumulátortípusok a napelemes hajókban, mivel nagy kisülési képességgel és nagy energiasűrűséggel rendelkeznek. Az Engineers of Innovation a Molicell INR21700-P45B 4500mAh akkumulátorcelláit használja.
A hajóakkumulátor másik fontos eleme az akkumulátor-kezelő rendszer (BMS = Battery Management System). A BMS egy olyan eszköz, amely figyeli és kezeli az akkumulátor állapotát és töltöttségi szintjét. Biztosítja az akkumulátorcellák túltöltés és túlkisülés elleni védelmét, amik károsíthatnák, vagy veszélyes helyzeteket teremthetnének. A BMS a feszültség figyelése mellett a bemeneti áramot, a kimeneti áramot és a hőmérsékletet is figyeli.
A napelemes hajóversenyek esetében speciális műszaki előírásokat kell betartani. Ezek a szabályok 2022 szeptemberétől a következők: a maximális névleges feszültség 58.8 V (14S lítiumion), a maximális energiakapacitás 1.5 kWh, és minden akkumulátorcellának elérhetőnek kell lennie kereskedelmi forgalomban. A BMS-nek képesnek kell lennie a töltési és kisülési áramok ellenőrzésére, a töltési és kisülési útvonalak túláramának korlátozására, az összes egyedi cella ellenőrzésére, és szükség esetén a rendszer leállítására
A Texas Instruments által gyártott multifunkciós akkumulátor vezérlő IC kiváló választás a BMS alaplapjához, mivel kifejezetten az olyan alkalmazások akkumulátor-kezeléséhez tervezték, mint például a napelemes hajó. Ez az IC képes mérni az akkumulátor fontos paramétereit, például a feszültséget, az áramot, a hőmérsékletet, és olyan kommunikációs protokollokkal is rendelkezik, amelyek lehetővé teszik ezen adatok elküldését más eszközöknek, például a hajó felügyeleti rendszerének.
A multifunkciós akkumulátor vezérlő IC mellett a BMS egy önvezérlő biztosítékot is tartalmaz az Eatontól. Ez a biztosíték a BMS-szel együtt túláram- és túltöltésvédelmet biztosít, így az akkumulátor védve van az esetleges károsodásoktól.
A napelemes hajóakkumulátor biztonságos be- és kikapcsolása az egyik legnagyobb kihívás a BMS tervezésekor. Az Engineers of Innovation ezt úgy oldotta meg, hogy a BMS többféle bekapcsolási állapottal lett tervezve. Gondoskodtak arról is, hogy a perifériás tápellátás a motor útvonalának áramellátása nélkül is rendelkezésre álljon, lehetővé téve a biztonságos munkavégzést, a telemetriai adatok fogadásának megszakítása nélkül.
Az akkumulátor védelmének biztosítása érdekében az akkumulátor bekapcsolása előtt különböző felhasználói bemeneteket kell alkalmazni (pl. holtpontkapcsoló). Ennek oka, hogy a BMS védelme meglehetősen összetett, és bármilyen hiba az akkumulátor, a hajó vagy akár a pilóta súlyos sérülését is eredményezheti.
Összességében tehát a napelemes hajóakkumulátor BMS rendszerének kialakítása összetett folyamat, amely különböző összetevők és kölcsönhatásaik gondos mérlegelését igényli. Az Engineers of Innovation a multifunkciós akkumulátor vezérlő IC-t és az Eaton önvezérlő biztosítékát választotta, valamint egy gondosan megtervezett biztonsági rendszert az akkumulátor be- és kikapcsolására, hogy garantálja az akkumulátor biztonságos és hatékony működését a napelemes hajójukban.
Összefoglalva, a napelemes hajóakkumulátor a napenergiával működő hajók alapvető eleme. Tárolja a napelemek által termelt energiát, és állandó feszültséget biztosít a motor és a perifériás elektronika számára. Az akkumulátor akkumulátorcellákból és egy akkumulátor-kezelő rendszerből áll, amelyek együttesen biztosítják a biztonságos és hatékony működést. A napelemes hajóversenyeken speciális műszaki előírásokat kell betartani, amihez az Engineers of Innovation a Texas Instruments multifunkciós akkumulátor vezérlő IC-jét választotta a BMS alaplaphoz.
A projekthez kapcsolódó korábbi blogbejegyzés itt olvasható.
További információkért látogasson el az Engineers of Innovation weboldalára!
A csapat által írt eredeti, angol nyelvű blogbejegyzés az Eurocircuits.com oldalán olvasható ide kattintva.
Értesüljön legfrissebb híreinkről elsőként! Kövessen minket!
