Inteligentná spojovacia skrinka so synchronizáciou napätia a prúdu v EV

Inteligentná spojovacia skrinka so synchronizáciou napätia a prúdu v EV

Keďže elektrické vozidlá (EV) sa stávajú čoraz obľúbenejšími, výzvou pre výrobcov automobilov je odstrániť „strach z dojazdu“ vodičov a zároveň urobiť automobil dostupnejším.To sa premieta do nižších nákladov na batérie s vyššou hustotou energie.Každá jedna watthodina uložená a získaná z článkov je rozhodujúca pre predĺženie dojazdu.

Presné merania napätia, teploty a prúdu sú prvoradé pre dosiahnutie najvyššieho odhadu stavu nabitia alebo zdravotného stavu každého článku v systéme.

Hlavnou funkciou systému správy batérií (BMS) je monitorovať napätie článkov, napätie batérie a prúd batérie.Obrázok 1a zobrazuje batériovú súpravu v zelenom obale s viacerými naskladanými článkami.Jednotka dohľadu nad článkom obsahuje monitory článkov, ktoré kontrolujú napätie a teplotu článkov.
Výhody inteligentného BJB:

Odstraňuje drôty a káblové zväzky.
Zlepšuje meranie napätia a prúdu s nižšou hlučnosťou.
Zjednodušuje vývoj hardvéru a softvéru.Pretože monitor a bunkové monitory Texas Instruments (TI) pochádzajú z rovnakej rodiny zariadení, ich architektúra a mapy registrov sú veľmi podobné.
Umožňuje výrobcom systému synchronizovať merania napätia a prúdu.Malé oneskorenia synchronizácie zlepšujú odhady stavu nabitia.
Meranie napätia, teploty a prúdu
Napätie: Napätie sa meria pomocou delených rezistorových reťazcov.Tieto merania kontrolujú, či sú elektronické spínače otvorené alebo zatvorené.
Teplota: Merania teploty monitorujú teplotu bočníkového odporu, aby MCU mohol použiť kompenzáciu, ako aj teplotu stýkačov, aby sa zabezpečilo, že nebudú namáhané
Prúd: Merania prúdu sú založené na:
Bočný rezistor.Pretože prúdy v EV môžu dosahovať až tisíce ampérov, tieto bočné odpory sú extrémne malé – v rozsahu od 25 µOhmov do 50 µOhmov.
Senzor s hallovým efektom.Jeho dynamický rozsah je zvyčajne obmedzený, takže niekedy je v systéme viacero senzorov na meranie celého rozsahu.Senzory s Hallovým efektom sú prirodzene náchylné na elektromagnetické rušenie.Tieto senzory však môžete umiestniť kdekoľvek v systéme a vo svojej podstate poskytujú izolované meranie.
Synchronizácia napätia a prúdu

Synchronizácia napätia a prúdu je časové oneskorenie, ktoré existuje na vzorkovanie napätia a prúdu medzi monitorom balenia a monitorom článku.Tieto merania sa používajú hlavne na výpočet stavu nabitia a zdravotného stavu pomocou elektroimpedančnej spektroskopie.Výpočet impedancie článku meraním napätia, prúdu a výkonu naprieč článkom umožňuje BMS monitorovať okamžitý výkon auta.

Napätie článku, napätie batérie a prúd batérie musia byť časovo synchronizované, aby poskytli čo najpresnejšie odhady výkonu a impedancie.Odber vzoriek v určitom časovom intervale sa nazýva synchronizačný interval.Čím menší je interval synchronizácie, tým presnejší je odhad výkonu alebo odhad impedancie.Chyba nesynchronizovaných údajov je úmerná.Čím presnejší je odhad stavu nabitia, tým viac kilometrov získajú vodiči.

Požiadavky na synchronizáciu

BMS novej generácie si budú vyžadovať synchronizované merania napätia a prúdu za menej ako 1 ms, ale pri splnení tejto požiadavky existujú určité problémy:

Všetky monitory buniek a monitory balenia majú rôzne zdroje hodín;preto získané vzorky nie sú inherentne synchronizované.
Každý bunkový monitor mohol merať od 6 do 18 buniek;údaje každej bunky majú dĺžku 16 bitov.Existuje veľa údajov, ktoré je potrebné prenášať cez sériové rozhranie, ktoré by mohlo spotrebovať časový rozpočet povolený na synchronizáciu napätia a prúdu.
Akýkoľvek filter, ako napríklad napäťový alebo prúdový filter, ovplyvňuje dráhu signálu a prispieva k oneskoreniu synchronizácie napätia a prúdu.
Monitory batérie BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 a BQ79612-Q1 od TI môžu udržiavať časový vzťah vydávaním príkazu na spustenie ADC do monitora buniek a monitora balenia.Tieto monitory batérie TI tiež podporujú oneskorené vzorkovanie ADC, aby sa kompenzovalo oneskorenie šírenia pri prenose príkazu na spustenie ADC cez rozhranie Daisy-Chain.

Záver

Masívne snahy o elektrifikáciu v automobilovom priemysle vedú k potrebe znížiť zložitosť BMS pridaním elektroniky do spojovacej skrinky a zároveň zvýšiť bezpečnosť systému.Monitor batérie môže lokálne merať napätie pred a za relé, prúd cez batériu.Zlepšenie presnosti pri meraní napätia a prúdu priamo povedie k optimálnemu využitiu batérie.

Efektívna synchronizácia napätia a prúdu umožňuje presné výpočty zdravotného stavu, stavu nabitia a elektrickej impedančnej spektroskopie, ktorých výsledkom bude optimálne využitie batérie na predĺženie jej životnosti, ako aj zvýšenie dojazdu.