Inteligentna razvodna omarica z napetostno in tokovno sinhronizacijo v električnih vozilih

Inteligentna razvodna omarica z napetostno in tokovno sinhronizacijo v električnih vozilih

Ker postajajo električna vozila (EV) vse bolj priljubljena, je izziv za proizvajalce avtomobilov odstraniti voznikovo "tesnobo glede dosega", hkrati pa narediti avtomobil bolj dostopen.To pomeni, da so baterijski paketi nižji z večjo gostoto energije.Vsaka posamezna vatna ura, shranjena in pridobljena iz celic, je ključnega pomena za podaljšanje dosega vožnje.

Natančne meritve napetosti, temperature in toka so ključnega pomena za doseganje najvišje ocene stanja napolnjenosti ali zdravstvenega stanja vsake celice v sistemu.

Glavna funkcija sistema za upravljanje baterije (BMS) je spremljanje napetosti celic, napetosti paketa in toka paketa.Slika 1a prikazuje baterijski paket v zeleni škatli z več zloženimi celicami.Enota za nadzor celic vključuje monitorje celic, ki preverjajo napetost in temperaturo celic.
Prednosti inteligentnega BJB:

Odstranjuje žice in kabelske snope.
Izboljša meritve napetosti in toka z manjšim šumom.
Poenostavlja razvoj strojne in programske opreme.Ker so monitorji in monitorji celic Texas Instruments (TI) iz iste družine naprav, so njihova arhitektura in zemljevidi registrov zelo podobni.
Omogoča proizvajalcem sistemov, da sinhronizirajo meritve napetosti in toka paketa.Majhne zakasnitve pri sinhronizaciji izboljšajo ocene stanja napolnjenosti.
Merjenje napetosti, temperature in toka
Napetost: Napetost se meri s pomočjo deljenih nizov uporov.Te meritve preverjajo, ali so elektronska stikala odprta ali zaprta.
Temperatura: Meritve temperature spremljajo temperaturo shunt upora, tako da lahko MCU uporabi kompenzacijo, kot tudi temperaturo kontaktorjev, da se prepričate, da niso obremenjeni
Tok: trenutne meritve temeljijo na:
Šantni upor.Ker lahko tokovi v EV segajo do tisoč amperov, so ti shunt upori izjemno majhni – v območju od 25 µOhmov do 50 µOhmov.
Senzor Hallovega učinka.Njegov dinamični razpon je običajno omejen, zato je včasih v sistemu več senzorjev za merjenje celotnega razpona.Senzorji s Hallovim učinkom so sami po sebi občutljivi na elektromagnetne motnje.Te senzorje pa lahko postavite kamor koli v sistem in sami po sebi zagotavljajo izolirano meritev.
Sinhronizacija napetosti in toka

Sinhronizacija napetosti in toka je časovna zakasnitev, ki obstaja za vzorčenje napetosti in toka med monitorjem paketa in monitorjem celic.Te meritve se večinoma uporabljajo za izračun stanja napolnjenosti in zdravstvenega stanja z elektroimpedančno spektroskopijo.Izračun impedance celice z merjenjem napetosti, toka in moči v celici omogoča BMS spremljanje trenutne moči avtomobila.

Napetost celice, napetost paketa in tok paketa morajo biti časovno sinhronizirani, da se zagotovijo najbolj natančne ocene moči in impedance.Jemanje vzorcev v določenem časovnem intervalu se imenuje interval sinhronizacije.Manjši kot je interval sinhronizacije, natančnejša je ocena moči ali ocena impedance.Napaka nesinhroniziranih podatkov je sorazmerna.Bolj natančna kot je ocena stanja polnjenja, več kilometrov imajo vozniki.

Zahteve za sinhronizacijo

BMS naslednje generacije bodo zahtevale sinhronizirane meritve napetosti in toka v manj kot 1 ms, vendar obstajajo izzivi pri izpolnjevanju te zahteve:

Vsi monitorji celic in monitorji paketov imajo različne vire ur;zato pridobljeni vzorci sami po sebi niso sinhronizirani.
Vsak monitor celic je lahko meril od šest do 18 celic;podatki vsake celice so dolgi 16 bitov.Obstaja veliko podatkov, ki jih je treba prenesti prek vmesnika daisy-chain, kar bi lahko porabilo časovni proračun, dovoljen za sinhronizacijo napetosti in toka.
Vsak filter, kot je napetostni filter ali tokovni filter, vpliva na signalno pot, kar prispeva k zamudam pri sinhronizaciji napetosti in toka.
TI-jevi monitorji baterije BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 in BQ79612-Q1 lahko vzdržujejo časovno razmerje z izdajo ukaza za zagon ADC monitorju celic in monitorju paketa.Ti monitorji baterije TI podpirajo tudi zakasnjeno vzorčenje ADC za kompenzacijo zakasnitve širjenja pri prenosu ukaza za zagon ADC po vmesniku verižne verige.

Zaključek

Ogromna prizadevanja za elektrifikacijo, ki se dogajajo v avtomobilski industriji, povzročajo potrebo po zmanjšanju kompleksnosti BMS z dodajanjem elektronike v razvodno omarico, hkrati pa povečujejo varnost sistema.Monitor paketa lahko lokalno meri napetosti pred in po relejih, tok skozi baterijski sklop.Izboljšanje natančnosti meritev napetosti in toka bo neposredno povzročilo optimalno izrabo baterije.

Učinkovita sinhronizacija napetosti in toka omogoča natančne izračune spektroskopije stanja zdravja, stanja napolnjenosti in električne impedance, kar bo povzročilo optimalno izrabo baterije za podaljšanje njene življenjske dobe ter povečanje dosega vožnje.