Caixa de conexión intelixente con sincronización de tensión e corrente nos vehículos eléctricos

Caixa de conexión intelixente con sincronización de tensión e corrente nos vehículos eléctricos

A medida que os vehículos eléctricos (EV) se fan máis populares, o reto para os fabricantes de automóbiles é eliminar a "ansiedade do alcance" dos condutores ao tempo que fan que o coche sexa máis accesible.Isto tradúcese en facer que os paquetes de batería sexan máis baixos con densidades de enerxía máis altas.Cada watt-hora almacenado e recuperado das celas é fundamental para ampliar o rango de condución.

Ter medicións precisas de tensión, temperatura e corrente é fundamental para lograr a máxima estimación do estado de carga ou estado de saúde de cada cela do sistema.

A función principal dun sistema de xestión de baterías (BMS) é supervisar as tensións das células, as tensións do paquete e a corrente do paquete.A figura 1a mostra unha batería na caixa verde con varias celas apiladas.A unidade de supervisión de células inclúe os monitores de células que verifican a tensión e a temperatura das células.
Beneficios do BJB intelixente:

Elimina fíos e arneses de cableado.
Mellora as medicións de tensión e corrente con menor ruído.
Simplifica o desenvolvemento de hardware e software.Dado que os monitores de paquete e os monitores celulares de Texas Instruments (TI) proceden da mesma familia de dispositivos, a súa arquitectura e os seus mapas de rexistro son moi similares.
Permite aos fabricantes de sistemas sincronizar as medicións de voltaxe e corrente do paquete.Os pequenos atrasos de sincronización melloran as estimacións do estado de carga.
Medición de tensión, temperatura e intensidade
Tensión: a tensión mídese usando cordas de resistencia divididas.Estas medicións verifican se os interruptores electrónicos están abertos ou pechados.
Temperatura: as medidas de temperatura controlan a temperatura da resistencia de derivación para que o MCU poida aplicar unha compensación, así como a temperatura dos contactores para asegurarse de que non estean estresados.
Actual: as medicións actuais baséanse en:
Unha resistencia de derivación.Debido a que as correntes nun EV poden chegar a miles de amperios, estas resistencias de derivación son extremadamente pequenas: no rango de 25 µOhms a 50 µOhms.
Un sensor de efecto hall.O seu rango dinámico adoita ser limitado, polo que ás veces hai varios sensores no sistema para medir todo o rango.Os sensores de efecto Hall son inherentemente susceptibles ás interferencias electromagnéticas.Non obstante, pode colocar estes sensores en calquera lugar do sistema e proporcionan de forma inherente unha medida illada.
Sincronización de tensión e corrente

A sincronización de voltaxe e corrente é o atraso de tempo que existe para mostrar a tensión e a corrente entre o monitor de paquete e o monitor da célula.Estas medicións utilízanse principalmente para calcular o estado de carga e o estado de saúde mediante espectroscopia de electroimpedancia.Calcular a impedancia da célula medindo a tensión, a corrente e a potencia a través da célula permite ao BMS supervisar a potencia instantánea do coche.

A tensión da cela, a tensión do paquete e a corrente do paquete teñen que estar sincronizadas no tempo para proporcionar as estimacións de potencia e impedancia máis precisas.A toma de mostras dentro dun determinado intervalo de tempo chámase intervalo de sincronización.Canto menor sexa o intervalo de sincronización, máis precisa será a estimación de potencia ou a estimación de impedancia.O erro dos datos non sincronizados é proporcional.Canto máis precisa sexa a estimación do estado de carga, máis quilometraxe terán os condutores.

Requisitos de sincronización

Os BMS de próxima xeración requirirán medicións sincronizadas de tensión e corrente en menos de 1 ms, pero hai os retos para cumprir este requisito:

Todos os monitores de células e monitores de paquete teñen fontes de reloxo diferentes;polo tanto, as mostras adquiridas non están inherentemente sincronizadas.
Cada monitor celular podería medir de seis a 18 células;os datos de cada cela teñen 16 bits de lonxitude.Hai moitos datos que deben transmitirse a través dunha interface en cadea, o que podería consumir o orzamento de tempo permitido para a sincronización de voltaxe e corrente.
Calquera filtro como un filtro de tensión ou un filtro de corrente inflúe na ruta do sinal, contribuíndo aos atrasos de sincronización da tensión e da corrente.
Os monitores de batería BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 e BQ79612-Q1 de TI poden manter unha relación de tempo emitindo un comando de inicio ADC ao monitor da célula e ao monitor do paquete.Estes monitores de batería TI tamén admiten a mostraxe ADC atrasada para compensar o atraso de propagación ao transmitir o comando de inicio ADC pola interface en cadea.

Conclusión

Os esforzos masivos de electrificación que se producen na industria do automóbil están impulsando a necesidade de reducir a complexidade dos BMS engadindo elementos electrónicos na caixa de unión, ao tempo que mellora a seguridade do sistema.Un monitor de paquete pode medir localmente as tensións antes e despois dos relés, a corrente a través da batería.As melloras de precisión nas medicións de voltaxe e corrente producirán directamente unha utilización óptima da batería.

A sincronización eficaz de voltaxe e corrente permite realizar cálculos precisos de espectroscopia de estado de saúde, estado de carga e impedancia eléctrica que darán lugar a unha utilización óptima da batería para prolongar a súa vida útil, así como aumentar a autonomía.