Kako električna vozila (EV) postaju sve popularnija, izazov za proizvođače automobila je da uklone vozačevu „anksioznost dometom“, a da automobil učine pristupačnijim.Ovo se pretvara u smanjenje troškova baterija sa većom gustoćom energije.Svaki vat-sat pohranjen i izvučen iz ćelija je ključan za proširenje dometa vožnje.
Posjedovanje tačnih mjerenja napona, temperature i struje ključno je za postizanje najviše procjene stanja napunjenosti ili zdravstvenog stanja svake ćelije u sistemu.
Glavna funkcija sistema za upravljanje baterijama (BMS) je praćenje napona ćelija, napona paketa i struje paketa.Slika 1a prikazuje bateriju u zelenoj kutiji sa više naslaganih ćelija.Jedinica za nadzor ćelije uključuje monitore ćelija koji proveravaju napon i temperaturu ćelija.
Prednosti inteligentnog BJB-a
Inteligentna razvodna kutija sa sinhronizacijom napona i struje u električnim vozilima
Kako električna vozila (EV) postaju sve popularnija, izazov za proizvođače automobila je da uklone vozačevu „anksioznost dometom“, a da automobil učine pristupačnijim.Ovo se pretvara u smanjenje troškova baterija sa većom gustoćom energije.Svaki vat-sat pohranjen i izvučen iz ćelija je ključan za proširenje dometa vožnje.
Posjedovanje tačnih mjerenja napona, temperature i struje ključno je za postizanje najviše procjene stanja napunjenosti ili zdravstvenog stanja svake ćelije u sistemu.
Glavna funkcija sistema za upravljanje baterijama (BMS) je praćenje napona ćelija, napona paketa i struje paketa.Slika 1a prikazuje bateriju u zelenoj kutiji sa više naslaganih ćelija.Jedinica za nadzor ćelije uključuje monitore ćelija koji proveravaju napon i temperaturu ćelija.
Prednosti inteligentnog BJB-a:
Eliminiše žice i kablovske snopove.
Poboljšava mjerenje napona i struje uz manji šum.
Pojednostavljuje razvoj hardvera i softvera.Budući da Texas Instruments (TI) paket monitora i monitori ćelija dolaze iz iste porodice uređaja, njihova arhitektura i mape registara su vrlo slične.
Omogućava proizvođačima sistema da sinhronizuju mjerenja napona i struje paketa.Mala kašnjenja sinhronizacije poboljšavaju procjene stanja napunjenosti.
Mjerenje napona, temperature i struje
Napon: Napon se mjeri pomoću podijeljenih nizova otpornika.Ova mjerenja provjeravaju da li su elektronski prekidači otvoreni ili zatvoreni.
Temperatura: Mjerenja temperature prate temperaturu šant otpornika tako da MCU može primijeniti kompenzaciju, kao i temperaturu kontaktora kako bi bili sigurni da nisu pod stresom
Struja: Trenutna mjerenja su zasnovana na:
Shunt otpornik.Budući da struje u EV mogu ići do hiljada ampera, ovi šant otpornici su izuzetno mali – u rasponu od 25 µOhma do 50 µOhma.
Senzor Hall-efekta.Njegov dinamički raspon je obično ograničen, stoga ponekad postoji više senzora u sistemu za mjerenje cijelog raspona.Senzori sa Hallovim efektom su inherentno osjetljivi na elektromagnetne smetnje.Međutim, ove senzore možete postaviti bilo gdje u sistemu i oni sami po sebi pružaju izolovano mjerenje.
Sinhronizacija napona i struje
Sinhronizacija napona i struje je vremensko kašnjenje koje postoji za uzorkovanje napona i struje između monitora paketa i monitora ćelije.Ova mjerenja se uglavnom koriste za izračunavanje stanja napunjenosti i zdravstvenog stanja putem spektroskopije elektroimpedancije.Izračunavanje impedanse ćelije mjerenjem napona, struje i snage u ćeliji omogućava BMS-u da prati trenutnu snagu automobila.
Napon ćelije, napon paketa i struja paketa moraju biti vremenski sinkronizirani kako bi se pružile najpreciznije procjene snage i impedanse.Uzimanje uzoraka unutar određenog vremenskog intervala naziva se interval sinhronizacije.Što je interval sinhronizacije manji, to je tačnija procjena snage ili impedanse.Greška nesinhronizovanih podataka je proporcionalna.Što je tačnija procena stanja napunjenosti, vozači dobijaju više kilometraže.
Uslovi za sinhronizaciju
BMS-ovi nove generacije će zahtijevati sinhronizirana mjerenja napona i struje za manje od 1 ms, ali postoje izazovi u ispunjavanju ovog zahtjeva:
Svi monitori ćelija i monitori paketa imaju različite izvore takta;stoga, dobijeni uzorci nisu inherentno sinhronizovani.
Svaki monitor ćelije mogao je da meri od šest do 18 ćelija;podaci svake ćelije su dugački 16 bita.Postoji mnogo podataka koje je potrebno prenijeti preko sučelja daisy-chain, što bi moglo potrošiti vremenski budžet dozvoljen za sinhronizaciju napona i struje.
Svaki filter kao što je filter napona ili filter struje utiče na putanju signala, doprinoseći kašnjenju sinhronizacije napona i struje.
TI-jevi BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 i BQ79612-Q1 monitori baterija mogu održavati vremenski odnos izdavanjem naredbe za pokretanje ADC monitoru ćelija i monitoru paketa.Ovi TI monitori baterija takođe podržavaju odloženo ADC uzorkovanje kako bi se kompenzovalo kašnjenje širenja pri prenošenju naredbe za pokretanje ADC niz sučelje daisy-chain.
Zaključak
Ogromni napori na elektrifikaciji koji se dešavaju u automobilskoj industriji pokreću potrebu za smanjenjem složenosti BMS-a dodavanjem elektronike u razvodnu kutiju, istovremeno povećavajući sigurnost sistema.Monitor paketa može lokalno mjeriti napone prije i poslije releja, struju kroz bateriju.Poboljšanja tačnosti mjerenja napona i struje direktno će rezultirati optimalnim korištenjem baterije.
Efikasna sinhronizacija napona i struje omogućava precizne proračune spektroskopije stanja zdravlja, stanja napunjenosti i električne impedanse, što će rezultirati optimalnim korišćenjem baterije za produženje njenog veka, kao i povećanje dometa vožnje.
Vrijeme objave: Apr-26-2022