Intelligent junction box na may boltahe at kasalukuyang pag-synchronize sa mga EV

Intelligent junction box na may boltahe at kasalukuyang pag-synchronize sa mga EV

Habang nagiging mas sikat ang mga de-kuryenteng sasakyan (EV), ang hamon para sa mga tagagawa ng kotse ay alisin ang "kabalisahan sa saklaw" ng mga driver habang ginagawang mas abot-kaya ang kotse.Isinasalin ito sa paggawa ng mga baterya pack ng mas mababang gastos na may mas mataas na density ng enerhiya.Ang bawat isang watt-hour na naka-imbak at kinukuha mula sa mga cell ay kritikal upang mapalawak ang driving range.

Ang pagkakaroon ng tumpak na mga sukat ng boltahe, temperatura at kasalukuyang ay pinakamahalaga sa pagkamit ng pinakamataas na pagtatantya ng estado ng singil o estado ng kalusugan ng bawat cell sa system.

Ang pangunahing function ng isang sistema ng pamamahala ng baterya (BMS) ay upang subaybayan ang mga boltahe ng cell, mga boltahe ng pack at kasalukuyang pack.Ipinapakita ng Figure 1a ang isang battery pack sa berdeng kahon na may maraming cell na nakasalansan.Kasama sa cell supervisor unit ang mga cell monitor na sumusuri sa boltahe at temperatura ng mga cell.
Mga pakinabang ng matalinong BJB:

Tinatanggal ang mga wire at cable harness.
Nagpapabuti ng boltahe at kasalukuyang mga sukat na may mas mababang ingay.
Pinapasimple ang pagbuo ng hardware at software.Dahil ang Texas Instruments (TI) pack monitor at cell monitor ay nagmula sa parehong pamilya ng mga device, ang kanilang arkitektura at mga mapa ng rehistro ay halos magkapareho.
Nagbibigay-daan sa mga tagagawa ng system na i-synchronize ang boltahe ng pack at kasalukuyang mga sukat.Ang mga maliliit na pagkaantala sa pag-synchronize ay nagpapahusay sa mga pagtatantya ng estado.
Boltahe, temperatura at kasalukuyang pagsukat
Boltahe: Ang boltahe ay sinusukat gamit ang hinati-pababang mga string ng risistor.Sinusuri ng mga sukat na ito kung bukas o sarado ang mga electronic switch.
Temperatura: Sinusubaybayan ng mga pagsukat ng temperatura ang temperatura ng shunt resistor upang mailapat ng MCU ang kabayaran, gayundin ang temperatura ng mga contactor upang matiyak na hindi sila ma-stress.
Kasalukuyan: Ang kasalukuyang mga sukat ay batay sa:
Isang shunt resistor.Dahil ang mga agos sa isang EV ay maaaring umabot sa libu-libong amperes, ang mga shunt resistor na ito ay napakaliit - nasa hanay na 25 µOhms hanggang 50 µOhms.
Isang hall-effect sensor.Karaniwang limitado ang dynamic range nito, kaya minsan mayroong maraming sensor sa system upang sukatin ang buong saklaw.Ang mga hall-effect sensor ay likas na madaling kapitan ng electromagnetic interference.Maaari mong ilagay ang mga sensor na ito kahit saan sa system, gayunpaman, at likas na nagbibigay ang mga ito ng hiwalay na sukat.
Boltahe at kasalukuyang pag-synchronize

Ang boltahe at kasalukuyang pag-synchronize ay ang pagkaantala ng oras na umiiral upang ma-sample ang boltahe at kasalukuyang sa pagitan ng pack monitor at cell monitor.Ang mga sukat na ito ay pangunahing ginagamit para sa pagkalkula ng estado ng singil at estado ng kalusugan sa pamamagitan ng electro-impedance spectroscopy.Ang pagkalkula ng impedance ng cell sa pamamagitan ng pagsukat ng boltahe, kasalukuyang at kapangyarihan sa buong cell ay nagbibigay-daan sa BMS na subaybayan ang agarang kapangyarihan ng kotse.

Ang boltahe ng cell, boltahe ng pack at kasalukuyang pack ay dapat na naka-synchronize sa oras upang maibigay ang pinakatumpak na pagtatantya ng kapangyarihan at impedance.Ang pagkuha ng mga sample sa loob ng isang tiyak na agwat ng oras ay tinatawag na agwat ng pag-synchronize.Kung mas maliit ang agwat ng pag-synchronize, mas tumpak ang pagtatantya ng kapangyarihan o ang pagtatantya ng impedance.Ang error ng hindi naka-synchronize na data ay proporsyonal.Kung mas tumpak ang pagtatantya ng state-of-charge, mas maraming mileage ang nakukuha ng mga driver.

Mga kinakailangan sa pag-synchronize

Ang mga susunod na henerasyong BMS ay mangangailangan ng naka-synchronize na boltahe at kasalukuyang mga sukat sa mas mababa sa 1 ms, ngunit may mga hamon sa pagtugon sa kinakailangang ito:

Ang lahat ng cell monitor at pack monitor ay may iba't ibang mapagkukunan ng orasan;samakatuwid, ang mga sample na nakuha ay hindi likas na naka-synchronize.
Ang bawat cell monitor ay maaaring magsukat mula anim hanggang 18 na mga cell;16 bits ang haba ng data ng bawat cell.Mayroong maraming data na kailangang ipadala sa isang daisy-chain na interface, na maaaring ubusin ang badyet sa timing na pinapayagan para sa boltahe at kasalukuyang pag-synchronize.
Ang anumang filter gaya ng filter ng boltahe o kasalukuyang filter ay nakakaimpluwensya sa landas ng signal, na nag-aambag sa mga pagkaantala ng boltahe at kasalukuyang pag-synchronize.
Ang BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 at BQ79612-Q1 na mga monitor ng baterya ng TI ay maaaring mapanatili ang isang relasyon sa oras sa pamamagitan ng pagbibigay ng ADC start command sa cell monitor at pack monitor.Sinusuportahan din ng mga monitor ng bateryang TI na ito ang naantalang sampling ng ADC upang mabayaran ang pagkaantala ng pagpapalaganap kapag ipinadala ang utos ng pagsisimula ng ADC pababa sa interface ng daisy-chain.

Konklusyon

Ang napakalaking pagsusumikap sa electrification na nangyayari sa industriya ng automotive ay nagtutulak sa pangangailangan na bawasan ang pagiging kumplikado ng mga BMS sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga electronics sa junction box, habang pinapahusay ang kaligtasan ng system.Ang isang pack monitor ay maaaring lokal na masukat ang mga boltahe bago at pagkatapos ng mga relay, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng battery pack.Ang mga pagpapahusay sa katumpakan sa boltahe at kasalukuyang mga sukat ay direktang magreresulta sa pinakamainam na paggamit ng baterya.

Ang epektibong boltahe at kasalukuyang pag-synchronize ay nagbibigay-daan sa tumpak na state-of-health, state-of-charge at electrical impedance spectroscopy na mga kalkulasyon na magreresulta sa pinakamainam na paggamit ng baterya upang pahabain ang buhay nito, pati na rin ang pagtaas ng driving range.