Efterhånden som elektriske køretøjer (EV'er) bliver mere populære, er udfordringen for bilproducenter at fjerne bilisters "rækkeviddeangst" og samtidig gøre bilen mere overkommelig.Dette udmønter sig i at gøre batteripakkerne til lavere omkostninger med højere energitætheder.Hver eneste watt-time, der lagres og hentes fra cellerne, er afgørende for at udvide driving range.
At have nøjagtige målinger af spænding, temperatur og strøm er altafgørende for at opnå den højeste vurdering af ladetilstanden eller sundhedstilstanden for hver celle i systemet.
Hovedfunktionen af et batteristyringssystem (BMS) er at overvåge cellespændinger, pakkespændinger og pakkestrøm.Figur 1a viser en batteripakke i den grønne boks med flere celler stablet.Celleovervågningsenheden omfatter cellemonitorer, der kontrollerer cellernes spænding og temperatur.
Fordele ved intelligent BJB
Intelligent samledåse med spændings- og strømsynkronisering i elbiler
Efterhånden som elektriske køretøjer (EV'er) bliver mere populære, er udfordringen for bilproducenter at fjerne bilisters "rækkeviddeangst" og samtidig gøre bilen mere overkommelig.Dette udmønter sig i at gøre batteripakkerne til lavere omkostninger med højere energitætheder.Hver eneste watt-time, der lagres og hentes fra cellerne, er afgørende for at udvide driving range.
At have nøjagtige målinger af spænding, temperatur og strøm er altafgørende for at opnå den højeste vurdering af ladetilstanden eller sundhedstilstanden for hver celle i systemet.
Hovedfunktionen af et batteristyringssystem (BMS) er at overvåge cellespændinger, pakkespændinger og pakkestrøm.Figur 1a viser en batteripakke i den grønne boks med flere celler stablet.Celleovervågningsenheden omfatter cellemonitorer, der kontrollerer cellernes spænding og temperatur.
Fordele ved intelligent BJB:
Eliminerer ledninger og kabler.
Forbedrer spændings- og strømmålinger med lavere støj.
Forenkler hardware- og softwareudvikling.Fordi Texas Instruments (TI) pakkemonitorer og cellemonitorer kommer fra den samme familie af enheder, er deres arkitektur og registerkort alle meget ens.
Gør det muligt for systemproducenter at synkronisere pakkespændings- og strømmålinger.Små synkroniseringsforsinkelser forbedrer ladningstilstandsestimaterne.
Spændings-, temperatur- og strømmåling
Spænding: Spændingen måles ved hjælp af opdelte modstandsstrenge.Disse målinger kontrollerer, om de elektroniske kontakter er åbne eller lukkede.
Temperatur: Temperaturmålingerne overvåger temperaturen på shuntmodstanden, så MCU'en kan anvende kompensation, samt kontaktorernes temperatur for at sikre, at de ikke belastes
Strøm: De aktuelle målinger er baseret på:
En shuntmodstand.Fordi strømmene i en EV kan gå op til tusindvis af ampere, er disse shuntmodstande ekstremt små - i området fra 25 µOhms til 50 µOhms.
En hall-effekt sensor.Dens dynamiske rækkevidde er typisk begrænset, så nogle gange er der flere sensorer i systemet til at måle hele området.Hall-effekt sensorer er i sagens natur modtagelige for elektromagnetisk interferens.Du kan dog placere disse sensorer hvor som helst i systemet, og de giver i sagens natur en isoleret måling.
Spændings- og strømsynkronisering
Spændings- og strømsynkronisering er den tidsforsinkelse, der eksisterer for at sample spændingen og strømmen mellem pakkemonitoren og cellemonitoren.Disse målinger bruges hovedsageligt til at beregne ladningstilstand og helbredstilstand gennem elektroimpedansspektroskopi.Beregning af cellens impedans ved at måle spænding, strøm og effekt over cellen gør det muligt for BMS at overvåge bilens øjeblikkelige effekt.
Cellespændingen, pakkespændingen og pakkestrømmen skal være tidssynkroniseret for at give de mest nøjagtige effekt- og impedansestimater.At tage prøver inden for et bestemt tidsinterval kaldes synkroniseringsintervallet.Jo mindre synkroniseringsintervallet er, desto mere nøjagtigt er effektestimatet eller impedansestimatet.Fejlen for ikke-synkroniserede data er proportional.Jo mere nøjagtig estimatet er, jo flere kilometertal får chauffører.
Krav til synkronisering
Næste generations BMS'er vil kræve synkroniserede spændings- og strømmålinger på mindre end 1 ms, men der er udfordringer ved at opfylde dette krav:
Alle cellemonitorer og pakkemonitorer har forskellige urkilder;derfor er de indsamlede prøver ikke i sagens natur synkroniserede.
Hver cellemonitor kunne måle fra seks til 18 celler;hver celles data er 16 bit lange.Der er en masse data, der skal transmitteres over en daisy-chain-grænseflade, hvilket kan forbruge det tidsbudget, der er tilladt for spændings- og strømsynkronisering.
Ethvert filter, såsom et spændingsfilter eller et strømfilter, påvirker signalvejen, hvilket bidrager til spændings- og strømsynkroniseringsforsinkelser.
TI's BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 og BQ79612-Q1 batterimonitorer kan opretholde et tidsforhold ved at udstede en ADC-startkommando til cellemonitoren og pakkemonitoren.Disse TI-batterimonitorer understøtter også forsinket ADC-sampling for at kompensere for udbredelsesforsinkelsen, når ADC-startkommandoen transmitteres ned ad daisy-chain-grænsefladen.
Konklusion
Den massive elektrificeringsindsats, der sker i bilindustrien, driver behovet for at reducere kompleksiteten af BMS'er ved at tilføje elektronik i samleboksen, samtidig med at systemsikkerheden forbedres.En pakkemonitor kan lokalt måle spændingerne før og efter relæerne, strømmen gennem batteripakken.Nøjagtighedsforbedringerne i spændings- og strømmålinger vil direkte resultere i optimal udnyttelse af et batteri.
Effektiv spændings- og strømsynkronisering muliggør præcise sundhedstilstande, ladningstilstande og elektriske impedansspektroskopiberegninger, der vil resultere i optimal udnyttelse af batteriet til at forlænge dets levetid, samt øge køreafstanden.
Indlægstid: 26-apr-2022