Jelenlegi érzékelő megoldások ev / hev akkumulátorokban

Az elektromos járművek piaca meglehetősen gyorsan élénkül az egész világon. Becslések azt mutatják, hogy az egész világon közlekedő elektromos járművek száma 2030-ig 125 milliót fog elérni. Az elektromos járművek (EV) és a hibridek globális piaca. Az energiaáramlás szabályozásához és a hatékonyság optimalizálásához olyan HEV / EV hajtáslánc alrendszerekben, mint a vontató inverterek, fedélzeti töltők (OBC), DC-DC átalakítók és akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS), elengedhetetlen a pontos és pontos árammérés. Ezeknek a nagyfeszültségű alrendszereknek nagy áramokat kell mérniük nagy közös üzemmódú feszültségeken. Technikai és szabályozási okokból a jelenlegi mérések szigetelést, valamint nagyon nagy teljesítményt igényelnek nehéz autós környezetekben.

Az elektromos járművek tipikus konfigurációi Indiában a következők:

i) kétkerekű

1. Az akkumulátor feszültsége = 48V, 72V
2. 1kW, 2kW motor

ii) háromkerekű

1. Az akkumulátor feszültsége = 48V, 72V
2. 2kW, 4kW motor

iii) négykerekű és buszos

1. Az akkumulátor feszültsége = 72V, 400V, 600V
2. 20kW és 300kW között

Az elektromos jármű biztonságának egyik legfontosabb jellemzője az adatok összegyűjtése és ezen adatok alapján helyben történő gyors visszacsatolási műveletek végrehajtása. Az egyik ilyen adat, amely nagyon fontos és kulcsfontosságú a biztonság szempontjából, az elektromos jármű különböző alrendszerein keresztül áramló áram.

Az elektromos jármű jelenlegi érzékelését nagyjából 3 kategóriára oszthatjuk fel, az alábbiak szerint:

1. Valós idejű túláramvédelem

1. Vontatóhajtások:
2. Akkumulátor-védelmi áramkör:

2. Áram- és teljesítményfigyelés a rendszer optimalizálása érdekében

1. Az elem mérése
2. A rendszer energiafogyasztása
3. Szervókormány

3. Zárt hurkú áramkörök áramának mérése

1. Motor meghajtó alkalmazás:
2. DC / DC átalakítók

Az alábbiakban áttekintjük a TI különböző megoldásait az aktuális érzékelő alkalmazásokhoz. Az Y tengely a sín közös üzemmódú feszültsége, amelyen keresztül az áram érzékelhető, az X tengely pedig a mért áram tényleges amplitúdója.

Amint az a fenti ábrán látható, az áram érzékelhető egy kis söntellenálláson keresztüli feszültségen keresztül, vagy mérhető az áram által előidézett mágneses mező mérésével, miközben a vezetőn keresztül áramlik. A Ti-nél megoldásokat kínálunk az áram mérésére a fent említett mindkét módszer alkalmazásával.

A TI által az aktuális érzékelő alkalmazáshoz elérhető megoldások listája alább látható:

Vizsgáljuk meg az áramérzékelők egyes felhasználási eseteit egy kicsit mélyebben, és nézzünk meg néhány megfelelő megoldást a TI-től.

1. Valós idejű túláramvédelem

Ez a felhasználási eset általában egy biztonsági perspektívából származik. Mivel az elemek hatalmas mennyiségű áramot képesek lemeríteni egy hiba előfordulása során, nagyon fontos lesz a valós idejű hibafigyelő áramkör. Egy ilyen áramkör sebessége és pontossága az áramérzékelő erősítőjének érdeme. Bizonyos esetekben, mivel az uC korlátozott sávszélességű, az analóg áramérték mintavétele - átalakítás digitális értékké, majd digitális érték-összehasonlítás a túláram észleléséhez hatalmas késést okoz a védelmi áramkörben. Ennek a problémának a megoldása érdekében a TI olyan érzékelő erősítővel állt elő integrált komparátorokkal, amelyek küszöbét be lehet állítani, és közvetlenül betáplálhatók az uC megszakító csapjába, ami hatalmas csökkenést okoz az uC túlterhelésében.

A TI néhány megoldása a túláram elleni védelemre:

Nagyon jó példa erre a felhasználási esetre egy áramérzékelő erősítő használata E biztosítékként, az alábbiak szerint:

2. Áram- és teljesítményfigyelés a rendszer optimalizálása érdekében

Az áram- és teljesítményfigyelést általában az elektromos járműrendszerekben hajtják végre, hogy figyelemmel kísérjék az akkumulátor teljes áramfogyasztását, és így valós idejű információkat nyújtsanak a vezetőnek a jármű akkumulátorában maradt töltésről olyan algoritmusok segítségével, mint a coulomb számlálás. A fenti felhasználási esetek mellett a járművek áramfigyelését különböző alrendszerekben használják, mint például a szervokormány, az elektromos ablakemelők és hasonló területek. A TI széles portfólióval rendelkezik az áram- és áramfigyelés terén.

Amint a fentiekben említettük, az egyik legfontosabb fókuszterület az akkumulátorból ki- és beáramló áram megvizsgálása, hogy megszámoljuk a coulombokat, és kiszámoljuk az akkumulátor hátralévő élettartamát / töltöttségét. A TI INA299-je kiemelkedik egy ilyen alkalmazás miatt a magas integritási szint, a nagy pontosság és az alacsony nyugalmi áramfogyasztás mellett. Az INA299-vel egy BMS alatt egy tipikus magas szintű blokkdiagramot láthatunk. További részletekért és az újságokért keresse fel az INA299 termék mappáját a ti.com webhelyen.

3. Zárt hurkú áramkörök áramának mérése

Az elektromos járművekben rendelkezésre álló többfeszültségű jelenlét miatt az áramellátás fájában nagyon sok kombináció található a bak és a boost konverterekről. A tipikus elektromos járművek egyik legelterjedtebb tápegysége a fedélzeti töltő, a BLDC (vontató motoros meghajtók), a 48 V és 12 V közötti átalakító stb. nagy pontosságú, alacsony késleltetésű áram válik elsődleges fontosságúvá a csúcsáram-vezérlő hurkok megvalósításához. Az ilyen alkalmazásokhoz nagyon nagy sávszélességű áramérzékelőre van szükség a kapcsolási áram méréséhez, a vezérlő kimeneti áramának gyors műveletekhez.A motorhajtások vezérlésében használt ilyen áramérzékelők másik fénypontja, hogy az érzékelők képesek elutasítani a közös üzemmód zaját nagy frekvencián (PWM elutasítás).

Például az INA253 kiemelkedik ebben az alkalmazásban, az iparág vezető 93db CMRR-jével, még @ 50khz is. Az alábbiakban egy tipikus vázlatot mutatunk be, amelyet az inline áramérzékelés alkalmazásához használunk

A Texas Instruments a kategóriájában a legjobb izolált erősítőket és izolált modulátorokat kínálja, amelyek nagy pontosságú söntökkel párosítva elősegítik a hőmérséklet felett nagyon pontos izolált áram mérését. A TI új izolált áramérzékelő-sorozattal állt elő, amelyet AMC-sorozatnak neveztek el, és amelyek segítenek a tervezett áram nagy pontossággal történő mérésében, 2kVrms-ig terjedő szigetelőgáttal.

A TI-nek nagy gyűjteménye van az „ Első lépések az áramérzékelő erősítőkről ” mélyhajtású képzésekről, amelyek segítenek a mérnököknek megtanulni, hogyan lehet maximalizálni az elért teljesítményt, amikor az áramot érzékelő erősítővel mérik. Ez egy rövid videósorozat, amelyek mindegyike más témával foglalkozik.

Összességében a képzést három szakaszra kell bontani

• Az alapok
• A hibaforrások megértése
• Haladó témák

Az összes TI oktatóvideót a link követésével érheti el.

A szerzőkről

Shreenidhi Patil a Texas Instruments analóg alkalmazásmérnöke, aki főleg a rácsmérésre, a közelgő EV piacra és az EV töltőállomásokra összpontosít.

Mahendra Patel 6 évvel ezelőtt a Texas Instrumentsnél kezdte karrierjét a félvezetőiparban. Terepi mérnökként számos ügyfelet és alkalmazást támogat az autóiparban. Szívesen dolgozik az elektromos járművek és az autóvilágítás témakörében.