Поточні рішення зондування акумуляторів EV / HEV

Ринок електромобілів досить швидко розвивається по всьому світу. Оцінки показують, що кількість електромобілів на дорогах по всьому світу досягне 125 мільйонів до 2030 року. Глобальний ринок електромобілів (EV) та гібридів. Для контролю потоку енергії та оптимізації ефективності в підсистемах силових агрегатів HEV / EV, таких як тягові інвертори, бортові зарядні пристрої (OBC), перетворювачі постійного струму та системи управління акумуляторами (BMS), важливе значення має точне та точне вимірювання струму. Ці високовольтні підсистеми повинні вимірювати великі струми при високих загальномодових напругах. З технічних та нормативних причин поточні вимірювання вимагають ізоляції, а також дуже високих показників у важких автомобільних умовах.

Типові конфігурації електромобілів в Індії такі:

і) двоколісний

1. Напруга акумуляторної батареї = 48В, 72В
2. 1 кВт, 2 кВт двигун

ii) 3-колісний

1. Напруга акумуляторної батареї = 48В, 72В
2. 2 кВт, 4 кВт двигун

iii) 4-колісний та автобус

1. Напруга акумуляторної батареї = 72В, 400В, 600В
2. Від 20 кВт до 300 кВт

Однією з ключових особливостей, щоб зробити електромобіль безпечним, є збір даних та швидкі дії зворотного зв’язку на місцях на основі цих даних. Одним із таких пунктів даних, який є дуже важливим і ключовим для безпеки, є струм, що протікає через різні підсистеми електромобіля.

Ми можемо розділити поточне зондування в електромобілі загалом на 3 категорії, як показано нижче:

1. Захист від перевантаження в режимі реального часу

1. Тягові приводи:
2. Схема захисту акумулятора:

2. Моніторинг струму та потужності для оптимізації системи

1. Вимірювання акумулятора
2. Енергоспоживання системи
3. Гідропідсилювач керма

3. Вимірювання струму для ланцюгів із замкнутим контуром

1. Застосування двигуна:
2. Перетворювачі постійного / постійного струму

Нижче наведено огляд високого рівня різних рішень від TI для сучасних зондуючих застосувань. Вісь Y - це загальнорежимна напруга рейки, через яку відчувається струм, а вісь X - фактична амплітуда вимірюваного струму.

Як показано на малюнку вище, струм може відчуватися через напругу на малому шунтовому опорі або може бути виміряний шляхом вимірювання магнітного поля, що створюється струмом під час проходження через провідник. У Ti ми пропонуємо рішення для вимірювання струму за допомогою обох методів, згаданих вище.

Список рішень, доступних від TI для поточного зондування, можна переглянути нижче:

Давайте розглянемо кожен із випадків використання датчика струму трохи глибше та розглянемо деякі відповідні рішення, доступні від TI для цього самого.

1. Захист від переструму в режимі реального часу

Цей варіант використання, як правило, розглядається в електромобілі з перспективою безпеки. Оскільки акумулятори можуть розряджати величезну кількість струму під час виникнення несправності, наявність схеми моніторингу несправностей у режимі реального часу стає дуже важливою. Швидкість і точність такої схеми є достоїнством поточного сенсового підсилювача. У деяких випадках, оскільки uC має обмежену пропускну здатність, вибірка аналогового значення струму - перетворення в цифрове значення з подальшим порівнянням цифрових значень для виявлення перенапруги викликає величезну затримку в схемі захисту. Для вирішення цієї проблеми ТІ запропонував сучасний підсилювач з інтегрованими компараторами, поріг яких можна встановити і подати безпосередньо на вивід переривання UC, що спричиняє значне зменшення перевантаження UC.

Деякі рішення від TI для захисту від переструму:

Дуже хорошим прикладом цього випадку є використання підсилювача струму як запобіжника Е, як показано нижче:

2. Моніторинг струму та потужності для оптимізації системи

Моніторинг струму та потужності зазвичай застосовується в системах електромобілів для моніторингу загального споживання струму від акумулятора і, таким чином, надає водієві інформацію в режимі реального часу про заряд, що залишився в акумуляторі автомобіля, використовуючи такі алгоритми, як кулоновий підрахунок. Окрім зазначеного вище, моніторинг струму в транспортних засобах використовується в різних підсистемах, таких як гідропідсилювач керма, електросклопідйомники та подібні області. Що стосується моніторингу струму та потужності, TI має широкий асортимент.

Як вже згадувалося вище, однією з основних областей фокусування є вивчення струму, що входить і виходить з акумуляторної батареї, щоб підрахувати кулони та розрахувати залишок часу роботи / заряду батареї. INA299 від TI виділяється таким додатком завдяки високому рівню цілісності в поєднанні з високою точністю та низьким споживанням струму спокою. Нижче ми можемо побачити типову блок-схему високого рівня BMS з INA299. Щоб отримати докладнішу інформацію та технічні характеристики, відвідайте папку продукту INA299 на ti.com.

3. Вимірювання струму для ланцюгів із замкнутим контуром

Через наявність декількох напруг, доступних в електричному транспортному засобі, можна знайти цілий ряд поєднань перетворювачів зниження та підвищення напруги, представлених у дереві електроживлення. Деякі з найбільш відомих блоків живлення в типовому електричному транспортному засобі - це вбудований зарядний пристрій, BLDC (драйвери тягового двигуна), перетворювач від 48 до 12 В і т. Д. Оскільки контур управління у всіх цих джерелах живлення з високою потужністю здійснюється за допомогою UC, вимірювання з високою точністю низький струм затримки стає першочерговим для реалізації контурів управління піковим струмом. Для такої програми необхідний датчик струму з дуже високою смугою пропускання для вимірювання струму перемикання, вихідного струму, щоб регулятор вживав швидкі дії.Ще однією особливістю таких датчиків струму, які використовуються для управління приводами двигуна, є здатність датчиків відкидати загальномодний шум на високій частоті (відхилення ШІМ).

Наприклад, INA253 перевершує цю програму завдяки своїй провідній CMRR 93 дБ навіть при 50 кГц. Нижче наведено типову схему, яка використовується для вбудованого вимірювання струму

Texas Instruments пропонує найкращі у своєму класі ізольовані підсилювачі та ізольовані модулятори, які допомагають досягти дуже точних вимірювань ізольованого струму над температурою в парі з високоточними шунтами. Компанія TI випустила новий асортимент підсилювачів ізольованого струму, названих серією AMC, які допомагають розрахованому вимірювати струм з високою точністю з бар'єром ізоляції на рівні 2 кВрм.

TI має хорошу колекцію глибоких тренувальних тренувань на тему “ Початок роботи з підсилювачами струму ”, які допоможуть інженерам дізнатися, як максимізувати досягнуту ефективність при вимірюванні струму за допомогою підсилювача струму. Це серія коротких відео, кожна з яких стосується іншої теми.

Загалом навчання має бути розділене на три секції

• Основи
• Розуміння джерел помилок
• Розширені теми

Ви можете отримати доступ до всіх навчальних відео з ТІ, перейшовши за посиланням.

Про авторів

Пан Шрініді Патіл - інженер-аналог додатків у Texas Instruments, головним чином зосереджений на вимірюванні енергосистеми, майбутньому ринку електромобілів та зарядних станціях для електромобілів.

Пан Махендра Пател розпочав свою кар'єру в напівпровідниковій промисловості в Texas Instruments 6 років тому. Як польовий інженер, він підтримує декількох клієнтів та застосовує їх у автомобільному секторі. Він любить працювати над проектами, пов’язаними з електромобілями та автомобільним освітленням.