Älykäs kytkentärasia jännitteen ja virran synkronoinnilla sähköautoissa

Älykäs kytkentärasia jännitteen ja virran synkronoinnilla sähköautoissa

Sähköajoneuvojen (EV) suosion kasvaessa autonvalmistajien haasteena on poistaa kuljettajien "etäisyysahdistus" ja tehdä autosta edullisempi.Tämä tarkoittaa, että akkupaketit ovat halvempia ja suuremmat energiatiheydet.Jokainen tallennettu ja kennoista haettu wattitunti on kriittinen ajoalueen laajentamiselle.

Tarkat jännitteen, lämpötilan ja virran mittaukset ovat ensiarvoisen tärkeitä, jotta järjestelmän jokaisen solun varaustilasta tai terveydentilasta saadaan korkein arvio.

Akunhallintajärjestelmän (BMS) päätehtävä on seurata kennojen jännitteitä, akkujännitteitä ja akkuvirtaa.Kuvassa 1a näkyy vihreässä laatikossa oleva akku, jossa on useita kennoja pinottuina.Soluvalvontayksikköön kuuluvat solumonitorit, jotka tarkistavat kennojen jännitteen ja lämpötilan.
Älykkään BJB:n edut:

Poistaa johdot ja johtosarjat.
Parantaa jännitteen ja virran mittauksia pienemmällä kohinalla.
Yksinkertaistaa laitteisto- ja ohjelmistokehitystä.Koska Texas Instrumentsin (TI) pakkausmonitori ja solumonitorit ovat peräisin samasta laiteperheestä, niiden arkkitehtuuri ja rekisterikartat ovat kaikki hyvin samankaltaisia.
Mahdollistaa järjestelmän valmistajien synkronoida pakettijännitteen ja -virran mittaukset.Pienet synkronointiviiveet parantavat lataustilan arvioita.
Jännitteen, lämpötilan ja virran mittaus
Jännite: Jännite mitataan jaettujen vastusjonojen avulla.Nämä mittaukset tarkistavat, ovatko elektroniset kytkimet auki vai kiinni.
Lämpötila: Lämpötilamittaukset tarkkailevat shunttivastuksen lämpötilaa, jotta MCU voi soveltaa kompensointia, sekä kontaktorien lämpötilaa varmistaakseen, että ne eivät ole jännittyneitä
Virta: Virtamittaukset perustuvat:
Shunttivastus.Koska sähköauton virrat voivat nousta tuhansiin ampeereihin, nämä shunttivastukset ovat erittäin pieniä – välillä 25 µOhm - 50 µOhm.
Hall-efekti anturi.Sen dynaaminen alue on tyypillisesti rajoitettu, joten joskus järjestelmässä on useita antureita koko alueen mittaamiseksi.Hall-anturit ovat luonnostaan ​​herkkiä sähkömagneettisille häiriöille.Voit kuitenkin sijoittaa nämä anturit mihin tahansa järjestelmään, ja ne tarjoavat luonnostaan ​​​​eristetyn mittauksen.
Jännitteen ja virran synkronointi

Jännitteen ja virran synkronointi on aikaviive, joka on olemassa jännitteen ja virran näytteenottoon pakkausmonitorin ja kennomonitorin välillä.Näitä mittauksia käytetään pääasiassa varaustilan ja terveydentilan laskemiseen sähköimpedanssispektroskopian avulla.Kennon impedanssin laskeminen mittaamalla kennon jännite, virta ja teho mahdollistaa BMS:n tarkkailla auton hetkellistä tehoa.

Kennojännite, pakettijännite ja pakkausvirta on aikasynkronoitava, jotta saadaan tarkimmat teho- ja impedanssiarviot.Näytteiden ottamista tietyn aikavälin sisällä kutsutaan synkronointiväliksi.Mitä pienempi synkronointiväli, sitä tarkempi tehoarvio tai impedanssiestimaatti.Ei-synkronoidun tiedon virhe on verrannollinen.Mitä tarkempi lataustilan arvio on, sitä enemmän ajokilometrejä kuljettajat saavat.

Synkronointivaatimukset

Seuraavan sukupolven BMS-järjestelmät vaativat synkronoidut jännitteen ja virran mittaukset alle 1 ms:ssa, mutta tämän vaatimuksen täyttämisessä on haasteita:

Kaikissa solumonitoreissa ja pakkausmonitoreissa on eri kellolähteet;siksi hankittuja näytteitä ei ole luonnostaan ​​synkronoitu.
Jokainen solumonitori voisi mitata kuudesta 18 soluun;kunkin solun data on 16 bittiä pitkä.On paljon dataa, joka on siirrettävä ketjutetun rajapinnan kautta, mikä saattaa kuluttaa jännitteen ja virran synkronoinnin sallitun ajoitusbudjetin.
Mikä tahansa suodatin, kuten jännitesuodatin tai virtasuodatin, vaikuttaa signaalipolkuun ja myötävaikuttaa jännitteen ja virran synkronointiviiveisiin.
TI:n BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 ja BQ79612-Q1 akkumonitorit voivat ylläpitää aikasuhdetta antamalla ADC-käynnistyskomennon solumonitorille ja pakkausmonitorille.Nämä TI-akkumonitorit tukevat myös viivästettyä ADC-näytteenottoa etenemisviiveen kompensoimiseksi lähetettäessä ADC-aloituskomentoa pitkin ketjun rajapintaa.

Johtopäätös

Autoteollisuudessa tapahtuvat massiiviset sähköistystyöt johtavat tarpeeseen vähentää BMS:ien monimutkaisuutta lisäämällä elektroniikkaa kytkentärasiaan ja parantaen samalla järjestelmän turvallisuutta.Pakettimonitori voi paikallisesti mitata jännitteitä ennen ja jälkeen releitä, virtaa akun läpi.Jännitteen ja virran mittausten tarkkuuden parannukset johtavat suoraan akun optimaaliseen käyttöön.

Tehokas jännitteen ja virran synkronointi mahdollistaa tarkat terveys-, lataustila- ja sähköimpedanssispektroskopialaskelmat, jotka johtavat akun optimaaliseen käyttöön sen käyttöiän pidentämiseksi sekä ajoetäisyyksien pidentämiseksi.