Тренутна сензорска решења у ев / хев батеријама

Тржиште електричних возила прилично брзо напредује широм света. Процене показују да ће број електричних возила на путу широм света достићи 125 милиона до 2030. Глобално тржиште електричних возила (ЕВ) и хибрида. Да би се контролисао проток енергије и оптимизовала ефикасност у подсистемима ХЕВ / ЕВ погонског склопа, као што су вучни претварачи, уградни пуњачи (ОБЦ), претварачи једносмерне и једносмерне струје и системи за управљање батеријама (БМС), неопходни су прецизно и тачно мерење струје. Ови високонапонски подсистеми морају да мере велике струје при високим заједничким модним напонима. Из техничких и регулаторних разлога, тренутна мерења захтевају изолацију, као и врло високе перформансе у тешким аутомобилским условима.

Типичне конфигурације електричних возила у Индији су следеће:

и) двоточкаш

1. Напон акумулатора = 48В, 72В
2. 1кВ, 2кВ мотор

ии) троточкаш

1. Напон акумулатора = 48В, 72В
2. 2кВ, 4кВ мотор

иии) четвороточкаш и аутобус

1. Напон акумулатора = 72В, 400В, 600В
2. 20кВ до 300кВ

Једна од кључних карактеристика како би електрично возило било безбедно је прикупљање података и предузимање брзих повратних радњи локално на основу тих података. Једна од таквих тачака података која је веома важна и кључна за сигурност је струја која тече кроз различите подсистеме електричног возила.

Тренутно осетљиво дејство електричног возила можемо поделити у 3 категорије као што је приказано доле:

1. Заштита од прекомерне струје у реалном времену

1. Вучни погони:
2. Кола заштите батерије:

2. Надгледање струје и снаге за оптимизацију система

1. Мерење батерије
2. Потрошња енергије система
3. Серво

3. Мерење струје за затворене кругове

1. Примена моторног погона:
2. ДЦ / ДЦ претварачи

Испод је преглед различитих решења компаније ТИ за тренутне примене сензора. И оса је напон заједничког режима шине кроз коју се осећа струја, а Кс оса је стварна амплитуда мерене струје.

Као што је приказано на горњој слици, струја се може осетити кроз напон на малом отпору шанта или се може мерити мерењем магнетног поља произведеног струјом док тече кроз проводник. У компанији Ти пружамо решења за мерење струје применом обе горе поменуте методе.

Списак решења која нуди ТИ за тренутну примену сензора можете видети у наставку:

Хајде да погледамо сваки случај примене тренутног сензора мало детаљније и погледајмо нека одговарајућа решења која за њих нуди ТИ.

1. Заштита од прекомерне струје у реалном времену

Овај случај употребе се генерално види у ЕВ-у са сигурносне перспективе. Како батерије могу да испразне велике количине струје током појаве квара, постајање кола за надзор квара у стварном времену постаје веома важно. Брзина и тачност таквог кола је заслуга тренутног осећајног појачала. У неким приликама, јер уЦ има ограничену ширину опсега, узорковање аналогне вредности струје - претварање у дигиталну вредност праћено дигиталним поређењем вредности ради откривања прекострујне струје изазива огромно кашњење у заштитном колу. Да би се решио овог проблема, ТИ је смислио тренутно појачало са интегрисаним компараторима чији се праг може подесити и који се може директно увести у прекидни клин уЦ што узрокује огромно смањење преоптерећења уЦ.

Нека од решења компаније ТИ за заштиту од прекомерне струје су:

Веома добар пример овог примена је коришћење тренутног појачала као Е осигурача, као што је приказано доле:

2. Надгледање струје и снаге за оптимизацију система

Надзор струје и снаге обично се примењује у системима електричних возила како би се надгледала укупна потрошња струје из батерије и тако возачу у реалном времену пружају информације о напуњености која је остала у батерији возила помоћу алгоритама као што је бројање кулона. Поред горе наведеног случаја примене, надзор струје у возилима користи се у различитим подсистемима као што су серво волан, електрични подизачи прозора и слична подручја. ТИ има широк портфолио када је у питању надзор струје и напајања.

Као што је горе поменуто, једно од кључних подручја фокусирања је проматрање струје која улази и излази из батеријског пакета како би се пребројали кулони и израчунало преостало трајање / пуњење батерије. ТИ-ов ИНА299 се издваја по таквој примени због високог нивоа интегритета, заједно са великом прецизношћу и малом потрошњом струје мировања. У наставку можемо видети типични блок дијаграм високог нивоа БМС-а са ИНА299. За више детаља и белешке посетите фасциклу производа ИНА299 на ти.цом.

3. Мерење струје за затворене кругове

Због присуства вишеструких напона доступних у електричном возилу, у стаблу напајања се може наћи читав низ комбинација претварача доле и појачања. Неки од најистакнутијих блокова напајања у типичном електричном возилу су уградни пуњач, БЛДЦ (покретачи вучног мотора), претварач од 48 В до 12 В итд. Како се управљачка петља у свим овим напајањима велике снаге врши помоћу УЦ, мерење велике тачности, струја ниске латенције постаје од примарног значаја за примену петљи за контролу вршне струје. За такву примену потребан је сензор струје са врло великом ширином опсега за мерење преклопне струје, излазне струје да би контрола брзо предузела радње.Још један врхунац таквих тренутних сензора који се користе у управљању моторним погонима је способност сензора да одбијају шум уобичајеног режима на високој фреквенцији (одбацивање ПВМ-а).

На пример, ИНА253 се у овој апликацији истиче са својим водећим ЦМРР од 93 дб чак и при 50 кХз. Испод је приказана типична шема која се користи за линијску примену сензора струје

Текас Инструментс нуди најбоља у класи изолована појачала и изоловане модулаторе који помажу у постизању врло тачних мерења изоловане струје преко температуре када су упарени са високо прецизним шантовима. ТИ је осмислио нови опсег изолованих појачавача струје који су названи АМЦ серија и помажу дизајнираним мерењима струје са великом тачношћу са изолационом баријером од 2 кВрмс.

ТИ има добру колекцију дубоких погонских тренинга на тему „ Почетак рада са појачалима тренутног осећаја“ који ће помоћи инжењерима да науче како да максимизују постигнуте перформансе приликом мерења струје са тренутним појачалом. Ово је серија кратких видео записа, од којих се сваки бави другом темом.

Свеукупно, обука ће бити подељена на три дела

• Основе
• Разумевање извора грешака
• Напредне теме

Свим видео записима о ТИ обуци можете приступити пратећи везу.

О ауторима

Господин Схреенидхи Патил је инжењер аналогне апликације у Текас Инструментс-у који се углавном фокусира на мрежно мерење, предстојеће ЕВ тржиште и станице за пуњење ЕВ.

Господин Махендра Пател започео је своју каријеру у индустрији полупроводника у компанији Текас Инструментс пре 6 година. Као теренски инжењер подржава више купаца и примене у аутомобилском сектору. Ужива у раду на дизајну који се односи на електрична возила и аутомобилску расвету.