Intelligente aansluitdoos met spannings- en stroomsynchronisatie in EV's

Intelligente aansluitdoos met spannings- en stroomsynchronisatie in EV's

Naarmate elektrische voertuigen (EV's) steeds populairder worden, is de uitdaging voor autofabrikanten om de "bereikangst" van bestuurders weg te nemen en de auto betaalbaarder te maken.Dit vertaalt zich in het goedkoper maken van de batterijpakketten met hogere energiedichtheden.Elke opgeslagen en uit de cellen gehaalde wattuur is van cruciaal belang om het rijbereik te vergroten.

Het hebben van nauwkeurige metingen van spanning, temperatuur en stroom is van het grootste belang voor het verkrijgen van de hoogste schatting van de laad- of gezondheidstoestand van elke cel in het systeem.

De belangrijkste functie van een batterijbeheersysteem (BMS) is het bewaken van celspanningen, pakspanningen en pakstroom.Figuur 1a toont een batterijpakket in de groene doos met meerdere cellen gestapeld.De celsupervisieeenheid omvat de celmonitors die de spanning en temperatuur van de cellen controleren.
Voordelen van intelligente BJB:

Elimineert draden en kabelbomen.
Verbetert spannings- en stroommetingen met minder ruis.
Vereenvoudigt de ontwikkeling van hardware en software.Omdat Texas Instruments (TI) pack-monitor en celmonitors uit dezelfde familie van apparaten komen, lijken hun architectuur en registerkaarten allemaal erg op elkaar.
Stelt systeemfabrikanten in staat om de spannings- en stroommetingen van het pakket te synchroniseren.Kleine synchronisatievertragingen verbeteren de schattingen van de laadstatus.
Spanning, temperatuur en stroommeting
Spanning: De spanning wordt gemeten met behulp van opgedeelde weerstandsstrings.Deze metingen controleren of de elektronische schakelaars open of gesloten zijn.
Temperatuur: De temperatuurmetingen bewaken de temperatuur van de shuntweerstand zodat de MCU compensatie kan toepassen, evenals de temperatuur van de contactors om ervoor te zorgen dat ze niet worden belast
Stroom: De stroommetingen zijn gebaseerd op:
Een shuntweerstand.Omdat de stromen in een EV kunnen oplopen tot duizenden ampères, zijn deze shuntweerstanden extreem klein - in het bereik van 25 µOhm tot 50 µOhm.
Een hall-effect sensor.Het dynamische bereik is meestal beperkt, dus soms zijn er meerdere sensoren in het systeem om het hele bereik te meten.Hall-effectsensoren zijn inherent gevoelig voor elektromagnetische interferentie.U kunt deze sensoren echter overal in het systeem plaatsen en bieden inherent een geïsoleerde meting.
Spannings- en stroomsynchronisatie

Spannings- en stroomsynchronisatie is de tijdvertraging die bestaat om de spanning en stroom tussen de pack-monitor en celmonitor te bemonsteren.Deze metingen worden voornamelijk gebruikt voor het berekenen van de laad- en gezondheidstoestand door middel van elektro-impedantiespectroscopie.Door de impedantie van de cel te berekenen door de spanning, stroom en vermogen over de cel te meten, kan het BMS het momentane vermogen van de auto bewaken.

De celspanning, pakspanning en pakstroom moeten in de tijd worden gesynchroniseerd om de meest nauwkeurige schattingen van het vermogen en de impedantie te geven.Het nemen van monsters binnen een bepaald tijdsinterval wordt het synchronisatie-interval genoemd.Hoe kleiner het synchronisatie-interval, hoe nauwkeuriger de schatting van het vermogen of de schatting van de impedantie.De fout van niet-gesynchroniseerde gegevens is proportioneel.Hoe nauwkeuriger de schatting van de laadstatus, hoe meer kilometers bestuurders krijgen.

Synchronisatievereisten

BMS'en van de volgende generatie vereisen gesynchroniseerde spannings- en stroommetingen in minder dan 1 ms, maar er zijn de uitdagingen om aan deze vereiste te voldoen:

Alle celmonitors en packmonitors hebben verschillende klokbronnen;daarom zijn de verkregen monsters niet inherent gesynchroniseerd.
Elke celmonitor kon van zes tot 18 cellen meten;de gegevens van elke cel zijn 16 bits lang.Er zijn veel gegevens die moeten worden verzonden via een daisy-chain-interface, wat het timingbudget zou kunnen verbruiken dat is toegestaan ​​voor spannings- en stroomsynchronisatie.
Elk filter, zoals een spanningsfilter of een stroomfilter, beïnvloedt het signaalpad, wat bijdraagt ​​aan vertragingen bij de synchronisatie van spanning en stroom.
De batterijmonitors BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 en BQ79612-Q1 van TI kunnen een tijdrelatie behouden door een ADC-startcommando te geven aan de celmonitor en de packmonitor.Deze TI-batterijmonitors ondersteunen ook vertraagde ADC-sampling om te compenseren voor de voortplantingsvertraging bij het verzenden van het ADC-startcommando langs de daisy-chain-interface.

Conclusie

De massale elektrificatie-inspanningen in de auto-industrie zorgen ervoor dat de complexiteit van BMS'en moet worden verminderd door elektronica in de aansluitdoos toe te voegen, terwijl de systeemveiligheid wordt verbeterd.Een packmonitor kan lokaal de spanningen voor en na de relais meten, de stroom door het accupack.De nauwkeurigheidsverbeteringen in spannings- en stroommetingen zullen direct resulteren in een optimaal gebruik van een batterij.

Effectieve spannings- en stroomsynchronisatie maakt nauwkeurige berekeningen van de gezondheidstoestand, de laadtoestand en elektrische impedantiespectroscopie mogelijk, wat zal resulteren in een optimaal gebruik van de batterij om de levensduur te verlengen, evenals een groter rijbereik.