תיבת צומת חכמה עם סנכרון מתח וזרם ברכבי EV

תיבת צומת חכמה עם סנכרון מתח וזרם ברכבי EV

ככל שרכבים חשמליים (EV) הופכים פופולריים יותר, האתגר של יצרני הרכב הוא להסיר את "חרדת הטווח" של הנהגים תוך הפיכת המכונית למשתלמת יותר.זה מתורגם להפחתת חבילות הסוללות עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר.כל וואט-שעה מאוחסנת ומאוחזרת מהתאים היא קריטית להרחבת טווח הנסיעה.

קיום מדידות מדויקות של מתח, טמפרטורה וזרם חשובה ביותר להשגת ההערכה הגבוהה ביותר של מצב הטעינה או מצב הבריאות של כל תא במערכת.

התפקיד העיקרי של מערכת ניהול סוללות (BMS) הוא לנטר מתחי תאים, מתחי אריזה וזרם אריזה.איור 1a מציג ערכת סוללות בקופסה הירוקה עם מספר תאים מוערמים.יחידת פיקוח התא כוללת את צגי התא הבודקים את המתח והטמפרטורה של התאים.
היתרונות של BJB אינטליגנטי:

מבטל חוטים ורתמות כבלים.
משפר את מדידות המתח והזרם עם רעש נמוך יותר.
מפשט פיתוח חומרה ותוכנה.מכיוון שהמוניטור וצגי התא של Texas Instruments (TI) מגיעים מאותה משפחה של מכשירים, הארכיטקטורה ומפות הרישום שלהם דומות מאוד.
מאפשר ליצרני מערכות לסנכרן מתח חבילה ומדידות זרם.עיכובי סנכרון קטנים משפרים את הערכות מצב הטעינה.
מדידת מתח, טמפרטורה וזרם
מתח: המתח נמדד באמצעות מיתרי נגד מחולקים.מדידות אלו בודקות אם המתגים האלקטרוניים פתוחים או סגורים.
טמפרטורה: מדידות הטמפרטורה עוקבות אחר הטמפרטורה של נגד ה-shunt כך שה-MCU יכול להחיל פיצוי, כמו גם את הטמפרטורה של המגעים כדי לוודא שהם לא לחוצים
נוכחי: המדידות הנוכחיות מבוססות על:
נגד shunt.מכיוון שהזרמים ב-EV יכולים להגיע לאלפי אמפר, נגדי shunt אלה קטנים ביותר - בטווח של 25 µOhms עד 50 µOhms.
חיישן אפקט הול.הטווח הדינמי שלו מוגבל בדרך כלל, ולכן לפעמים ישנם חיישנים מרובים במערכת כדי למדוד את כל הטווח.חיישני אפקט הול רגישים מטבעם להפרעות אלקטרומגנטיות.עם זאת, אתה יכול למקם חיישנים אלה בכל מקום במערכת, והם מטבעם מספקים מדידה מבודדת.
סנכרון מתח וזרם

סנכרון מתח וזרם הוא עיכוב הזמן שקיים כדי לדגום את המתח והזרם בין צג החבילה למוניטור התא.מדידות אלו משמשות בעיקר לחישוב מצב המטען ומצב הבריאות באמצעות ספקטרוסקופיה אלקטרו-עכבה.חישוב העכבה של התא על ידי מדידת המתח, הזרם וההספק על פני התא מאפשר ל-BMS לנטר את ההספק המיידי של המכונית.

מתח התא, מתח החבילה וזרם החבילה צריכים להיות מסונכרנים בזמן כדי לספק את הערכות ההספק והעכבה המדויקות ביותר.לקיחת דגימות בתוך מרווח זמן מסוים נקרא מרווח הסנכרון.ככל שמרווח הסנכרון קטן יותר, כך הערכת ההספק או הערכת העכבה מדויקת יותר.השגיאה של נתונים לא מסונכרנים היא פרופורציונלית.ככל שהערכת מצב התשלום מדויקת יותר, כך הנהגים מקבלים יותר קילומטראז'.

דרישות סנכרון

הדור הבא של BMSs ידרשו מדידות מתח וזרם מסונכרנות בפחות מ-1 ms, אך ישנם אתגרים בעמידה בדרישה זו:

לכל צגי התא וצגי החבילה יש מקורות שעון שונים;לכן, הדגימות שנרכשו אינן מסונכרנות מטבען.
כל מוניטור תא יכול למדוד בין שישה ל-18 תאים;אורך הנתונים של כל תא הוא 16 סיביות.יש הרבה נתונים שצריכים להעביר דרך ממשק דייזי-chain, מה שעלול לצרוך את תקציב התזמון המותר לסנכרון מתח וזרם.
כל מסנן כגון מסנן מתח או מסנן זרם משפיע על נתיב האות, ותורם לעיכובים בסנכרון מתח וזרם.
צגי הסוללה BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 ו-BQ79612-Q1 של TI יכולים לשמור על קשר זמן על ידי הוצאת פקודת התחלה של ADC לצג התא ולמוניטור החבילה.צגי סוללה TI אלו תומכים גם בדגימת ADC מושהית כדי לפצות על עיכוב ההפצה בעת העברת פקודת ההתחלה של ADC בממשק שרשרת ה-DAISY.

סיכום

מאמצי החשמול האדירים המתרחשים בתעשיית הרכב מניעים את הצורך להפחית את המורכבות של BMSs על ידי הוספת אלקטרוניקה בתיבת החיבורים, תוך שיפור בטיחות המערכת.צג חבילה יכול למדוד באופן מקומי את המתחים לפני ואחרי הממסרים, את הזרם דרך ערכת הסוללות.שיפורי הדיוק במדידות המתח והזרם יביאו ישירות לניצול מיטבי של הסוללה.

סנכרון יעיל של מתח וזרם מאפשר חישובי ספקטרוסקופיה מדויקים של מצב בריאות, מצב טעינה ועכבה חשמלית שיביאו לניצול מיטבי של הסוללה להארכת חייה, וכן להגדלת טווחי הנסיעה.