Kotak sambungan cerdas dengan sinkronisasi tegangan dan arus di EVs

Kotak sambungan cerdas dengan sinkronisasi tegangan dan arus di EVs

Ketika kendaraan listrik (EV) menjadi lebih populer, tantangan bagi produsen mobil adalah menghilangkan "kecemasan jangkauan" pengemudi sambil membuat mobil lebih terjangkau.Ini berarti membuat kemasan baterai lebih murah dengan kepadatan energi yang lebih tinggi.Setiap watt-jam yang disimpan dan diambil dari sel sangat penting untuk memperluas jangkauan mengemudi.

Memiliki pengukuran tegangan, suhu, dan arus yang akurat sangat penting untuk mencapai estimasi tertinggi status pengisian daya atau status kesehatan setiap sel dalam sistem.

Fungsi utama dari sistem manajemen baterai (BMS) adalah untuk memantau tegangan sel, tegangan paket dan arus paket.Gambar 1a menunjukkan paket baterai dalam kotak hijau dengan beberapa sel ditumpuk.Unit pengawas sel termasuk monitor sel yang memeriksa tegangan dan suhu sel.
Manfaat BJB cerdas:

Menghilangkan kabel dan kabel harness.
Meningkatkan pengukuran tegangan dan arus dengan kebisingan yang lebih rendah.
Menyederhanakan pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak.Karena monitor paket Texas Instruments (TI) dan monitor seluler berasal dari keluarga perangkat yang sama, arsitektur dan peta registernya sangat mirip.
Memungkinkan produsen sistem untuk menyinkronkan pengukuran tegangan dan arus paket.Penundaan sinkronisasi kecil meningkatkan estimasi status pengisian daya.
Pengukuran tegangan, suhu dan arus
Tegangan: Tegangan diukur dengan menggunakan rangkaian resistor yang terbagi.Pengukuran ini memeriksa apakah sakelar elektronik terbuka atau tertutup.
Suhu: Pengukuran suhu memantau suhu resistor shunt sehingga MCU dapat menerapkan kompensasi, serta suhu kontaktor untuk memastikan bahwa mereka tidak stres
Arus: Pengukuran arus didasarkan pada:
Sebuah resistor shunt.Karena arus dalam EV bisa mencapai ribuan ampere, resistor shunt ini sangat kecil – dalam kisaran 25 Ohm hingga 50 Ohm.
Sensor efek hall.Rentang dinamisnya biasanya terbatas, oleh karena itu, terkadang ada beberapa sensor dalam sistem untuk mengukur seluruh rentang.Sensor efek hall secara inheren rentan terhadap interferensi elektromagnetik.Namun, Anda dapat menempatkan sensor ini di mana saja dalam sistem, dan sensor ini secara inheren menyediakan pengukuran yang terisolasi.
Sinkronisasi tegangan dan arus

Sinkronisasi tegangan dan arus adalah waktu tunda yang ada untuk mengambil sampel tegangan dan arus antara monitor paket dan monitor sel.Pengukuran ini terutama digunakan untuk menghitung keadaan muatan dan keadaan sehat melalui spektroskopi elektro-impedansi.Menghitung impedansi sel dengan mengukur tegangan, arus, dan daya melintasi sel memungkinkan BMS untuk memantau daya seketika mobil.

Tegangan sel, tegangan paket, dan arus paket harus disinkronkan dengan waktu untuk memberikan estimasi daya dan impedansi yang paling akurat.Pengambilan sampel dalam selang waktu tertentu disebut selang sinkronisasi.Semakin kecil interval sinkronisasi, semakin akurat perkiraan daya atau perkiraan impedansi.Kesalahan data yang tidak disinkronkan adalah proporsional.Semakin akurat estimasi status pengisian daya, semakin banyak jarak tempuh yang didapat pengemudi.

Persyaratan sinkronisasi

BMS generasi berikutnya akan memerlukan pengukuran tegangan dan arus yang disinkronkan dalam waktu kurang dari 1 ms, tetapi ada tantangan dalam memenuhi persyaratan ini:

Semua monitor seluler dan monitor paket memiliki sumber jam yang berbeda;oleh karena itu, sampel yang diperoleh tidak secara inheren disinkronkan.
Setiap monitor sel dapat mengukur dari enam hingga 18 sel;data setiap sel panjangnya 16 bit.Ada banyak data yang perlu ditransmisikan melalui antarmuka daisy-chain, yang dapat menghabiskan anggaran waktu yang diizinkan untuk sinkronisasi tegangan dan arus.
Filter apa pun seperti filter tegangan atau filter arus memengaruhi jalur sinyal, berkontribusi pada penundaan sinkronisasi tegangan dan arus.
Monitor baterai BQ79616-Q1, BQ79614-Q1 dan BQ79612-Q1 TI dapat mempertahankan hubungan waktu dengan mengeluarkan perintah mulai ADC ke monitor sel dan monitor paket.Monitor baterai TI ini juga mendukung pengambilan sampel ADC yang tertunda untuk mengimbangi penundaan propagasi saat mentransmisikan perintah mulai ADC ke antarmuka rantai daisy.

Kesimpulan

Upaya elektrifikasi besar-besaran yang terjadi di industri otomotif mendorong kebutuhan untuk mengurangi kompleksitas BMS dengan menambahkan elektronik di kotak sambungan, sekaligus meningkatkan keamanan sistem.Monitor paket secara lokal dapat mengukur voltase sebelum dan sesudah relai, arus melalui paket baterai.Peningkatan akurasi pengukuran tegangan dan arus secara langsung akan menghasilkan pemanfaatan baterai yang optimal.

Sinkronisasi tegangan dan arus yang efektif memungkinkan penghitungan spektroskopi spektroskopi impedansi listrik dan kondisi kesehatan yang tepat, yang akan menghasilkan penggunaan baterai yang optimal untuk memperpanjang masa pakainya, serta meningkatkan jarak tempuh.