По мере того, как электромобили (EV) становятся все более популярными, перед автопроизводителями стоит задача устранить «беспокойство» водителей и сделать автомобиль более доступным.Это приводит к снижению стоимости батарейных блоков с более высокой плотностью энергии.Каждый ватт-час, хранящийся и извлекаемый из ячеек, имеет решающее значение для увеличения запаса хода.
Наличие точных измерений напряжения, температуры и тока имеет первостепенное значение для достижения максимальной оценки состояния заряда или состояния здоровья каждой ячейки в системе.
Основная функция системы управления батареями (BMS) заключается в контроле напряжения элементов, напряжения батареи и тока батареи.На рис. 1а показан аккумулятор в зеленой рамке с несколькими ячейками, сложенными друг на друга.Блок наблюдения за ячейками включает в себя мониторы ячеек, контролирующие напряжение и температуру ячеек.
Преимущества интеллектуального BJB
Интеллектуальная распределительная коробка с синхронизацией напряжения и тока в электромобилях
По мере того, как электромобили (EV) становятся все более популярными, перед автопроизводителями стоит задача устранить «беспокойство» водителей и сделать автомобиль более доступным.Это приводит к снижению стоимости батарейных блоков с более высокой плотностью энергии.Каждый ватт-час, хранящийся и извлекаемый из ячеек, имеет решающее значение для увеличения запаса хода.
Наличие точных измерений напряжения, температуры и тока имеет первостепенное значение для достижения максимальной оценки состояния заряда или состояния здоровья каждой ячейки в системе.
Основная функция системы управления батареями (BMS) заключается в контроле напряжения элементов, напряжения батареи и тока батареи.На рис. 1а показан аккумулятор в зеленой рамке с несколькими ячейками, сложенными друг на друга.Блок наблюдения за ячейками включает в себя мониторы ячеек, контролирующие напряжение и температуру ячеек.
Преимущества интеллектуального BJB:
Избавляет от проводов и кабельных жгутов.
Улучшает измерения напряжения и тока с меньшим уровнем шума.
Упрощает разработку аппаратного и программного обеспечения.Поскольку мониторы пакетов и сотовых мониторов Texas Instruments (TI) относятся к одному и тому же семейству устройств, их архитектура и карты регистров очень похожи.
Позволяет производителям систем синхронизировать измерения напряжения и тока в пакетах.Небольшие задержки синхронизации улучшают оценку состояния заряда.
Измерение напряжения, температуры и тока
Напряжение: напряжение измеряется с помощью разделенных цепочек резисторов.Эти измерения проверяют, открыты или закрыты электронные переключатели.
Температура: измерения температуры контролируют температуру шунтирующего резистора, чтобы MCU мог применить компенсацию, а также температуру контакторов, чтобы убедиться, что они не подвергаются нагрузке.
Ток: Текущие измерения основаны на:
Шунтирующий резистор.Поскольку токи в электромобилях могут достигать тысяч ампер, эти шунтирующие резисторы очень малы — в диапазоне от 25 мкОм до 50 мкОм.
Датчик Холла.Его динамический диапазон обычно ограничен, поэтому иногда в системе имеется несколько датчиков для измерения всего диапазона.Датчики Холла по своей природе чувствительны к электромагнитным помехам.Однако вы можете разместить эти датчики в любом месте системы, и они по своей сути обеспечивают изолированное измерение.
Синхронизация напряжения и тока
Синхронизация напряжения и тока представляет собой временную задержку, которая существует для выборки напряжения и тока между монитором батареи и монитором ячейки.Эти измерения в основном используются для расчета состояния заряда и состояния здоровья с помощью электроимпедансной спектроскопии.Расчет импеданса ячейки путем измерения напряжения, тока и мощности в ячейке позволяет BMS контролировать мгновенную мощность автомобиля.
Напряжение ячейки, напряжение батареи и ток батареи должны быть синхронизированы по времени, чтобы обеспечить наиболее точные оценки мощности и импеданса.Отбор проб в течение определенного интервала времени называется интервалом синхронизации.Чем меньше интервал синхронизации, тем точнее оценка мощности или оценка импеданса.Ошибка несинхронизированных данных пропорциональна.Чем точнее оценка состояния заряда, тем больше пробег у водителей.
Требования к синхронизации
BMS следующего поколения потребуют синхронизированных измерений напряжения и тока менее чем за 1 мс, но при выполнении этого требования возникают проблемы:
Все мониторы сотовых и стационарных мониторов имеют разные источники синхронизации;следовательно, полученные образцы не синхронизированы по своей сути.
Каждый монитор клеток мог измерять от шести до 18 клеток;данные каждой ячейки имеют длину 16 бит.Есть много данных, которые необходимо передать через интерфейс гирляндной цепи, который может потреблять временной бюджет, разрешенный для синхронизации напряжения и тока.
Любой фильтр, такой как фильтр напряжения или фильтр тока, влияет на путь сигнала, способствуя задержкам синхронизации напряжения и тока.
Мониторы батарей TI BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 и BQ79612-Q1 могут поддерживать временную зависимость, выдавая команду запуска АЦП на монитор ячейки и монитор батареи.Эти мониторы батарей TI также поддерживают отложенную выборку АЦП, чтобы компенсировать задержку распространения при передаче команды запуска АЦП по интерфейсу гирляндной цепи.
Вывод
Масштабные усилия по электрификации, предпринимаемые в автомобильной промышленности, вызывают необходимость уменьшить сложность BMS за счет добавления электроники в распределительную коробку, одновременно повышая безопасность системы.Монитор блока может локально измерять напряжения до и после реле, ток через аккумуляторный блок.Повышение точности измерений напряжения и тока напрямую приведет к оптимальному использованию батареи.
Эффективная синхронизация напряжения и тока обеспечивает точные расчеты состояния работоспособности, заряда и спектроскопии электрического импеданса, что приводит к оптимальному использованию батареи для продления срока ее службы, а также увеличения дальности пробега.
Время публикации: 26 апреля 2022 г.