Inteligentní spojovací skříňka se synchronizací napětí a proudu v EV

Inteligentní spojovací skříňka se synchronizací napětí a proudu v EV

S tím, jak se elektrická vozidla (EV) stávají stále populárnějšími, je pro výrobce automobilů výzvou odstranit „strach z dojezdu“ řidičů a zároveň učinit vůz dostupnějším.To se promítá do nižších nákladů na baterie s vyšší hustotou energie.Každá watthodina uložená a načtená z článků je rozhodující pro prodloužení dojezdu.

Přesné měření napětí, teploty a proudu je prvořadé pro dosažení co nejvyššího odhadu stavu nabití nebo zdravotního stavu každého článku v systému.

Hlavní funkcí systému správy baterií (BMS) je monitorovat napětí článků, napětí baterie a proud baterie.Obrázek 1a ukazuje baterii v zelené krabici s několika naskládanými články.Jednotka dohledu článku obsahuje monitory článků, které kontrolují napětí a teplotu článků.
Výhody inteligentního BJB:

Odstraňuje dráty a kabelové svazky.
Zlepšuje měření napětí a proudu s nižším šumem.
Zjednodušuje vývoj hardwaru a softwaru.Vzhledem k tomu, že monitor a mobilní monitory Texas Instruments (TI) pocházejí ze stejné rodiny zařízení, jejich architektura a mapy registrů jsou velmi podobné.
Umožňuje výrobcům systému synchronizovat měření napětí a proudu.Malá synchronizační zpoždění zlepšují odhady stavu nabití.
Měření napětí, teploty a proudu
Napětí: Napětí je měřeno pomocí dělených rezistorových řetězců.Tato měření kontrolují, zda jsou elektronické spínače otevřené nebo sepnuté.
Teplota: Měření teploty monitoruje teplotu bočníkového rezistoru, aby MCU mohl použít kompenzaci, a také teplotu stykačů, aby se ujistil, že nejsou namáhány
Proud: Aktuální měření jsou založena na:
Boční odpor.Protože proudy v EV mohou dosahovat až tisíců ampér, jsou tyto bočníkové odpory extrémně malé – v rozsahu 25 µOhmů až 50 µOhmů.
Senzor s hallovým efektem.Jeho dynamický rozsah je typicky omezený, takže někdy je v systému více senzorů pro měření celého rozsahu.Senzory s Hallovým efektem jsou přirozeně citlivé na elektromagnetické rušení.Tyto senzory však můžete umístit kdekoli v systému a ze své podstaty poskytují izolované měření.
Synchronizace napětí a proudu

Synchronizace napětí a proudu je časové zpoždění, které existuje pro vzorkování napětí a proudu mezi monitorem bloku a monitorem článku.Tato měření se používají především pro výpočet stavu nabití a zdravotního stavu pomocí elektroimpedanční spektroskopie.Výpočet impedance článku měřením napětí, proudu a výkonu napříč článkem umožňuje BMS monitorovat okamžitý výkon vozu.

Napětí článku, napětí baterie a proud baterie musí být časově synchronizovány, aby poskytly co nejpřesnější odhady výkonu a impedance.Odebírání vzorků v určitém časovém intervalu se nazývá synchronizační interval.Čím menší je synchronizační interval, tím přesnější je odhad výkonu nebo odhad impedance.Chyba nesynchronizovaných dat je úměrná.Čím přesnější je odhad stavu nabití, tím více kilometrů řidiči získají.

Požadavky na synchronizaci

BMS nové generace budou vyžadovat synchronizovaná měření napětí a proudu za méně než 1 ms, ale při splnění tohoto požadavku existují problémy:

Všechny monitory buněk a monitory sady mají různé zdroje hodin;proto získané vzorky nejsou inherentně synchronizovány.
Každý monitor buněk mohl měřit od šesti do 18 buněk;data každé buňky jsou 16 bitů dlouhá.Existuje mnoho dat, která je třeba přenášet přes sériové rozhraní, což by mohlo spotřebovat časový rozpočet povolený pro synchronizaci napětí a proudu.
Jakýkoli filtr, jako je napěťový filtr nebo proudový filtr, ovlivňuje signálovou cestu a přispívá ke zpoždění synchronizace napětí a proudu.
Monitory baterie TI BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 a BQ79612-Q1 mohou udržovat časový vztah vydáním příkazu pro spuštění ADC do monitoru článků a monitoru sady.Tyto bateriové monitory TI také podporují zpožděné vzorkování ADC pro kompenzaci zpoždění šíření při přenosu příkazu ke spuštění ADC přes rozhraní daisy-chain.

Závěr

Masivní úsilí o elektrifikaci, ke kterému dochází v automobilovém průmyslu, vede k potřebě snížit složitost BMS přidáním elektroniky do spojovací krabice a zároveň zvýšit bezpečnost systému.Monitor baterie může lokálně měřit napětí před a za relé, proud procházející baterií.Zlepšení přesnosti měření napětí a proudu přímo povede k optimálnímu využití baterie.

Efektivní synchronizace napětí a proudu umožňuje přesné výpočty zdravotního stavu, stavu nabití a elektrické impedanční spektroskopie, které povedou k optimálnímu využití baterie k prodloužení její životnosti a také ke zvýšení dojezdu.