Intelligens csatlakozódoboz feszültség- és áramszinkronizálással elektromos járművekben

Intelligens csatlakozódoboz feszültség- és áramszinkronizálással elektromos járművekben

Ahogy az elektromos járművek (EV-k) egyre népszerűbbé válnak, az autógyártók előtt álló kihívás az, hogy megszüntessék a sofőrök „hatótávolság-szorongását”, miközben olcsóbbá teszik az autót.Ez azt jelenti, hogy az akkumulátorcsomagok alacsonyabb költséggel és nagyobb energiasűrűséggel készülnek.Minden egyes tárolt és a cellákból visszakeresett wattóra kritikus fontosságú a hatótávolság kiterjesztésében.

A feszültség, a hőmérséklet és az áramerősség pontos mérése alapvető fontosságú ahhoz, hogy a rendszerben lévő összes cella töltöttségi állapotát vagy egészségi állapotát a lehető legjobban becsüljük meg.

Az akkumulátor-felügyeleti rendszer (BMS) fő funkciója a cellafeszültségek, a csomagfeszültségek és a csomagáram figyelése.Az 1a. ábra egy akkumulátorcsomagot mutat a zöld dobozban, több cellával egymásra rakva.A cellafelügyeleti egység a cellák feszültségét és hőmérsékletét ellenőrző cellafigyelőket tartalmazza.
Az intelligens BJB előnyei:

Megszünteti a vezetékeket és a kábelkötegeket.
Alacsonyabb zaj mellett javítja a feszültség- és árammérést.
Leegyszerűsíti a hardver- és szoftverfejlesztést.Mivel a Texas Instruments (TI) csomagmonitor és a cellamonitorok ugyanabból az eszközcsaládból származnak, architektúrájuk és regisztertérképeik nagyon hasonlóak.
Lehetővé teszi a rendszergyártók számára, hogy szinkronizálják a csomag feszültség- és árammérését.A kis szinkronizálási késleltetések javítják a töltöttségi állapot becslését.
Feszültség, hőmérséklet és árammérés
Feszültség: A feszültség mérése osztott ellenállás-húrokkal történik.Ezek a mérések ellenőrzik, hogy az elektronikus kapcsolók nyitva vagy zárva vannak-e.
Hőmérséklet: A hőmérsékletmérések figyelik a sönt ellenállás hőmérsékletét, hogy az MCU kompenzációt tudjon alkalmazni, valamint a kontaktorok hőmérsékletét, hogy megbizonyosodjon arról, hogy nincsenek feszültség alatt.
Áram: Az árammérések a következőkön alapulnak:
Egy sönt ellenállás.Mivel az elektromos járművek árama akár több ezer ampert is elérhet, ezek a söntellenállások rendkívül kicsik – a 25 µOhm és 50 µOhm közötti tartományban.
Hall-effektus érzékelő.Dinamikus tartománya jellemzően korlátozott, így esetenként több szenzor is van a rendszerben a teljes tartomány mérésére.A Hall-effektus érzékelők eleve érzékenyek az elektromágneses interferenciára.Ezeket az érzékelőket azonban bárhol elhelyezheti a rendszerben, és eleve elszigetelt mérést biztosítanak.
Feszültség és áram szinkronizálása

A feszültség és áram szinkronizálása az az időkésleltetés, amely a feszültség és az áram mintavételezéséhez szükséges a csomagfigyelő és a cellafigyelő között.Ezeket a méréseket elsősorban a töltöttségi állapot és az egészségi állapot elektro-impedancia spektroszkópiával történő kiszámítására használják.A cella impedanciájának kiszámítása a cellán keresztüli feszültség, áram és teljesítmény mérésével lehetővé teszi a BMS számára, hogy figyelemmel kísérje az autó pillanatnyi teljesítményét.

A cellafeszültséget, a csomagfeszültséget és a csomagáramot időben szinkronizálni kell, hogy a legpontosabb teljesítmény- és impedanciabecslést biztosítsák.Egy bizonyos időintervallumon belüli mintavételt szinkronizálási intervallumnak nevezzük.Minél kisebb a szinkronizálási intervallum, annál pontosabb a teljesítménybecslés vagy az impedanciabecslés.A nem szinkronizált adatok hibája arányos.Minél pontosabb a töltési állapot becslése, annál több futásteljesítményt érnek el a járművezetők.

Szinkronizálási követelmények

A következő generációs BMS-ek szinkronizált feszültség- és árammérést igényelnek 1 ms-nál rövidebb idő alatt, de vannak kihívások ennek a követelménynek a teljesítésében:

Minden cella- és csomagmonitor különböző órajelforrással rendelkezik;ezért a beszerzett minták eleve nincsenek szinkronban.
Minden sejtmonitor hat-18 cellát tudott mérni;minden cella adata 16 bit hosszú.Sok adatot kell továbbítani egy láncos interfészen keresztül, ami felemészti a feszültség- és áramszinkronizálásra engedélyezett időzítési költségvetést.
Bármely szűrő, például a feszültségszűrő vagy az áramszűrő befolyásolja a jelút, hozzájárulva a feszültség- és áramszinkronizálási késésekhez.
A TI BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 és BQ79612-Q1 akkumulátorfigyelői az ADC indítási parancs kiadásával a cellafigyelőnek és a csomagfigyelőnek képesek fenntartani az időbeli kapcsolatot.Ezek a TI akkumulátorfigyelők a késleltetett ADC mintavételezést is támogatják, hogy kompenzálják a terjedési késleltetést, amikor az ADC indítási parancsot továbbítják a lánc interfészen.

Következtetés

Az autóiparban folyó hatalmas villamosítási erőfeszítések arra késztetik, hogy csökkentsék a BMS-ek összetettségét azáltal, hogy elektronikát helyeznek a csatlakozódobozba, miközben növelik a rendszer biztonságát.A csomagfigyelő képes helyben mérni a relék előtti és utáni feszültségeket, valamint az akkumulátorcsomagon áthaladó áramot.A feszültség- és árammérés pontosságának javítása közvetlenül az akkumulátor optimális kihasználását eredményezi.

A hatékony feszültség- és áramszinkronizálás pontos egészségi állapot-, töltöttségi- és elektromos impedancia-spektroszkópiai számításokat tesz lehetővé, amelyek az akkumulátor optimális kihasználását, élettartamának meghosszabbítását, valamint a hatótávolságok növelését eredményezik.