กล่องรวมสัญญาณอัจฉริยะที่มีการซิงโครไนซ์แรงดันและกระแสไฟใน EVs

กล่องรวมสัญญาณอัจฉริยะที่มีการซิงโครไนซ์แรงดันและกระแสไฟใน EVs

เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ได้รับความนิยมมากขึ้น ความท้าทายสำหรับผู้ผลิตรถยนต์คือการขจัด "ความวิตกกังวลเกี่ยวกับระยะ" ของผู้ขับขี่ในขณะที่ทำให้รถมีราคาไม่แพงมากขึ้นนี่แปลว่าทำให้ต้นทุนของก้อนแบตเตอรี่ต่ำลงด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นทุกๆ วัตต์-ชั่วโมงที่จัดเก็บและดึงออกจากเซลล์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการขยายช่วงการขับขี่

การวัดแรงดัน อุณหภูมิ และกระแสที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการบรรลุค่าสูงสุดของสถานะของประจุหรือสถานะความสมบูรณ์ของทุกเซลล์ในระบบ

หน้าที่หลักของระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) คือการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ แรงดันไฟแพ็ค และกระแสไฟแพ็ครูปที่ 1a แสดงก้อนแบตเตอรี่ในกล่องสีเขียวที่มีเซลล์หลายเซลล์ซ้อนกันหน่วยควบคุมเซลล์ประกอบด้วยตัวตรวจสอบเซลล์ที่ตรวจสอบแรงดันและอุณหภูมิของเซลล์
ประโยชน์ของ BJB อัจฉริยะ:

ขจัดสายไฟและชุดสายไฟ
ปรับปรุงการวัดแรงดันและกระแสด้วยสัญญาณรบกวนที่ต่ำกว่า
ลดความซับซ้อนของการพัฒนาฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เนื่องจาก Texas Instruments (TI) pack monitor และ cell monitor มาจากอุปกรณ์ตระกูลเดียวกัน สถาปัตยกรรมและ register map ทั้งหมดจึงคล้ายกันมาก
ช่วยให้ผู้ผลิตระบบสามารถซิงโครไนซ์การวัดแรงดันและกระแสของแพ็คความล่าช้าในการซิงโครไนซ์เล็กน้อยช่วยปรับปรุงการประมาณสถานะการชาร์จ
การวัดแรงดัน อุณหภูมิ และกระแส
แรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าวัดโดยใช้สตริงตัวต้านทานแบบแบ่งส่วนการวัดเหล่านี้จะตรวจสอบว่าสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เปิดหรือปิดอยู่
อุณหภูมิ: การวัดอุณหภูมิจะตรวจสอบอุณหภูมิของตัวต้านทาน shunt เพื่อให้ MCU สามารถใช้การชดเชย รวมทั้งอุณหภูมิของคอนแทคเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกิดความเครียด
ปัจจุบัน: การวัดปัจจุบันขึ้นอยู่กับ:
ตัวต้านทาน shuntเนื่องจากกระแสไฟฟ้าใน EV สามารถเพิ่มขึ้นได้ถึงหลายพันแอมแปร์ ตัวต้านทานแบบแบ่งเหล่านี้จึงมีขนาดเล็กมาก – ในช่วง 25 µOhms ถึง 50 µOhms
เซ็นเซอร์ Hall-Effectโดยทั่วไปช่วงไดนามิกของมันถูกจำกัด ดังนั้น บางครั้งจึงมีเซ็นเซอร์หลายตัวในระบบเพื่อวัดช่วงทั้งหมดเซ็นเซอร์ Hall-effect มีความอ่อนไหวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเนื้อแท้อย่างไรก็ตาม คุณสามารถวางเซ็นเซอร์เหล่านี้ไว้ที่ใดก็ได้ในระบบ และโดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์เหล่านี้ให้การวัดแบบแยกส่วน
การซิงโครไนซ์แรงดันและกระแส

การซิงโครไนซ์แรงดันและกระแสไฟเป็นการหน่วงเวลาที่มีอยู่เพื่อสุ่มตัวอย่างแรงดันและกระแสระหว่างมอนิเตอร์แพ็คและมอนิเตอร์เซลล์การวัดเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการคำนวณสถานะของประจุและสภาวะสุขภาพผ่านสเปกโตรสโคปีของอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าการคำนวณอิมพีแดนซ์ของเซลล์โดยการวัดแรงดัน กระแส และกำลังทั่วทั้งเซลล์ทำให้ BMS สามารถตรวจสอบกำลังในทันทีของรถยนต์ได้

แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ แรงดันไฟของชุด และกระแสไฟของชุดจ่ายไฟจะต้องซิงโครไนซ์เวลาเพื่อให้การประมาณกำลังไฟฟ้าและอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำที่สุดการเก็บตัวอย่างภายในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่าช่วงการซิงโครไนซ์ยิ่งช่วงการซิงโครไนซ์มีขนาดเล็กเท่าใด การประมาณกำลังไฟฟ้าหรือการประมาณอิมพีแดนซ์ก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นข้อผิดพลาดของข้อมูลที่ไม่ซิงโครไนซ์เป็นสัดส่วนยิ่งการประมาณสถานะการชาร์จแม่นยำมากเท่าใด นักขับก็จะยิ่งได้รับไมล์สะสมมากขึ้นเท่านั้น

ข้อกำหนดการซิงโครไนซ์

BMS รุ่นต่อไปจะต้องมีการวัดแรงดันและกระแสแบบซิงโครไนซ์ในเวลาน้อยกว่า 1 มิลลิวินาที แต่มีความท้าทายในการปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้:

มอนิเตอร์เซลล์และมอนิเตอร์แพ็คทั้งหมดมีแหล่งสัญญาณนาฬิกาที่แตกต่างกันดังนั้น ตัวอย่างที่ได้มาจะไม่ถูกซิงโครไนซ์โดยเนื้อแท้
แต่ละเซลล์มอนิเตอร์สามารถวัดได้ตั้งแต่หกถึง 18 เซลล์;ข้อมูลของแต่ละเซลล์มีความยาว 16 บิตมีข้อมูลจำนวนมากที่ต้องการส่งผ่านอินเทอร์เฟซแบบเดซี่เชน ซึ่งอาจใช้งบประมาณเวลาที่อนุญาตสำหรับการซิงโครไนซ์แรงดันและกระแสไฟ
ตัวกรองใดๆ เช่น ตัวกรองแรงดันไฟหรือตัวกรองกระแสจะส่งผลต่อเส้นทางของสัญญาณ ซึ่งส่งผลให้แรงดันและกระแสไฟซิงโครไนซ์ล่าช้า
จอภาพแบตเตอรี่ BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 และ BQ79612-Q1 ของ TI สามารถรักษาความสัมพันธ์ของเวลาได้โดยการออกคำสั่งเริ่มต้น ADC ไปยังจอภาพเซลล์และจอภาพแพ็คจอภาพแบตเตอรี่ TI เหล่านี้ยังสนับสนุนการสุ่มตัวอย่าง ADC ที่ล่าช้าเพื่อชดเชยความล่าช้าในการแพร่กระจายเมื่อส่งคำสั่งเริ่มต้นของ ADC ไปที่อินเทอร์เฟซแบบเดซี่เชน

บทสรุป

ความพยายามในการใช้พลังงานไฟฟ้ามหาศาลที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์กำลังผลักดันความจำเป็นในการลดความซับซ้อนของ BMS โดยการเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในกล่องรวมสัญญาณ ในขณะที่เพิ่มความปลอดภัยของระบบมอนิเตอร์แพ็คสามารถวัดแรงดันไฟก่อนและหลังรีเลย์ได้ภายในเครื่อง กระแสไฟผ่านก้อนแบตเตอรี่การปรับปรุงความแม่นยำในการวัดแรงดันและกระแสจะส่งผลโดยตรงต่อการใช้งานแบตเตอรี่อย่างเหมาะสมที่สุด

การซิงโครไนซ์แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟอย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้สามารถคำนวณสถานะสุขภาพ สถานะของประจุ และอิมพีแดนซ์สเปกโตรสโกปีได้อย่างแม่นยำ ซึ่งจะส่งผลให้มีการใช้แบตเตอรี่อย่างเหมาะสมเพื่อยืดอายุการใช้งาน ตลอดจนเพิ่มระยะการขับขี่