פתרונות חישה שוטפים בסוללות ev / hev

שוק הרכבים החשמליים הולך ומתגבר די מהר ברחבי העולם. האומדנים מראים שמספר הרכבים החשמליים בכביש ברחבי העולם יגיע ל- 125 מיליון בשנת 2030. השוק הכללי של כלי רכב חשמליים (EV) והיברידי. כדי לשלוט על זרימת האנרגיה ולייעל את היעילות במערכות משנה של מערכת HEV / EV כגון ממירי גרירה, מטענים על גבי הלוח (OBC), ממירי DC-DC ומערכות ניהול סוללות (BMS), מדידת זרם מדויקת ומדויקת היא חיונית. תת מערכות מתח גבוהות אלה צריכות למדוד זרמים גדולים במתחים במצב רגיל גבוה. מסיבות טכניות ורגולטוריות, המדידות הנוכחיות דורשות בידוד וכן ביצועים גבוהים מאוד בסביבות רכב קשות.

התצורות האופייניות לכלי רכב חשמליים בהודו הן להלן:

i) דו גלגלי

1. מתח סוללות = 48V, 72V
2. 1kW, 2kW מנוע

ii) 3 גלגלים

1. מתח סוללות = 48V, 72V
2. מנוע 2kW, 4kW

iii) 4 גלגלים ואוטובוס

1. מתח סוללות = 72V, 400V, 600V
2. 20kW עד 300kW

אחת התכונות העיקריות להבטחת רכב חשמלי היא איסוף נתונים וביצוע פעולות משוב מהירות באופן מקומי על בסיס נתונים אלה. נקודת נתונים כזו החשובה מאוד והמפתח לבטיחות היא הזרם הזורם על פני מערכות משנה שונות של רכב חשמלי.

אנו יכולים לפצל את החישה הנוכחית ברכב חשמלי באופן כללי לשלוש קטגוריות כמוצג להלן:

1. הגנה מפני זרם בזמן אמת

1. כונני גרירה:
2. מעגלי הגנה על סוללות:

2. ניטור זרם והספק לאופטימיזציה של המערכת

1. מדידת סוללות
2. צריכת חשמל של המערכת
3. הגה כוח

3. מדידת זרם למעגלים סגורים

1. יישום כונן מנוע:
2. ממירי DC / DC

להלן סקירה ברמה גבוהה של הפתרונות השונים מ- TI ליישומי חישה נוכחיים. ציר Y הוא מתח המצב הנפוץ של המסילה דרכו מורגש זרם וציר ה- X הוא המשרעת האמיתית של הזרם הנמדד.

כפי שמוצג באיור לעיל ניתן לחוש את הזרם באמצעות מתח על פני התנגדות שאנט קטנה או ניתן למדוד אותו על ידי מדידת השדה המגנטי המיוצר על ידי הזרם בזמן שהוא זורם דרך המוליך. ב- Ti אנו מספקים פתרונות למדידת זרם בשתי השיטות שהוזכרו לעיל.

רשימה של פתרונות זמינים מ- TI ליישום חישה נוכחי ניתן לראות להלן:

בואו נסתכל על כל אחד ממקרי השימוש של החיישן הנוכחי במעט יותר עומק ונראה כמה פתרונות מתאימים שזמינים ב- TI עבור אותו הדבר.

1. הגנה בזמן אמת על זרם יתר

מקרה שימוש זה נראה בדרך כלל ב- EV מתוך פוטנציאל בטיחותי. מכיוון שהסוללות יכולות לפרוק כמויות עצומות של זרם במהלך התרחשות של תקלה, כך שיש צורך במעגלים לניטור תקלות בזמן אמת. המהירות והדיוק של מעגלים כאלה הם נתון הכשרון של מגבר החישה הנוכחי. במקרים מסוימים מכיוון ש- UC רוחב הפס מוגבל, דגימת ערך הזרם האנלוגי - המרה לערך דיגיטלי ואחריו השוואת ערכים דיגיטלית לאיתור זרם יתר גורמת לעיכוב עצום במעגלי ההגנה. כדי להתמודד עם בעיה זו TI עלה על מגבר החושים הנוכחי עם משווים משולבים שניתן להגדיר את הסף וניתן להזין אותו ישירות לסיכת ההפרעה של ה- UC וגורם להפחתה עצומה של ה- UC.

חלק מהפתרונות של TI להגנה מפני זרם יתר הם:

דוגמה טובה מאוד למקרה השימוש הזה היא שימוש במגבר החושים הנוכחי כפתיל E כמוצג להלן:

2. ניטור זרם והספק לאופטימיזציה של המערכת

ניטור זרם והספק מיושם בדרך כלל במערכות רכב חשמלי כדי לפקח על צריכת הזרם הכוללת מהמצבר ובכך לתת מידע בזמן אמת לנהג אודות המטען שנותר בסוללת הרכב באמצעות אלגוריתמים כמו ספירת קולומב. מלבד מקרה השימוש לעיל ניטור הזרם ברכבים משמש בתתי מערכות שונות כמו הגה כוח, חלונות חשמל ואזורים דומים. ל- TI יש תיק רחב בכל הנוגע לניטור זרם וכוח.

כאמור לעיל אחד מתחומי המיקוד העיקריים הוא לבדוק את הזרם הזורם והחוצה מארז הסוללות כדי לספור את הקולומבויות ולחשב את חיי הסוללה / הטעינה שנותרו. INA299 של TI בולט ביישום כזה בשל רמת שלמות גבוהה יחד עם דיוק גבוה וצריכת זרם שקטה נמוכה. אנו יכולים לראות דיאגרמת בלוקים ברמה גבוהה טיפוסית למטה של ​​BMS עם ה- INA299. לפרטים נוספים וניירות לבנה, בקר בתיקיית המוצרים של INA299 באתר ti.com.

3. מדידת זרם למעגלים סגורים

בשל נוכחותם של מספר רב של מתח זמין ברכב חשמלי, ניתן למצוא הרבה מאוד שילוב של ממירי דחפים ומגברים בעץ אספקת החשמל. חלק מגושי אספקת החשמל הבולטים ביותר ברכב חשמלי טיפוסי הם המטען על הסיפון, BLDC (נהגי מנועי גרירה), ממיר 48 וולט עד 12 וולט וכו '. כאשר לולאת הבקרה בכל אספקת החשמל הגבוהה הזו מופעלת באמצעות uC, מדידה עם דיוק גבוה, זרם השהיה נמוך הופך להיות בעל חשיבות עליונה ליישום לולאות בקרת זרם שיא. עבור חיישן זרם יישום כזה עם רוחב פס גבוה מאוד נדרש למדידת זרם מיתוג, זרם פלט כדי שהבקרה תנקוט בפעולות מהירות.הדגשה נוספת של חיישני זרם כאלה המשמשים לבקרת כונני המנוע היא היכולת של החיישנים לדחות רעשי מצב משותף בתדר גבוה (דחיית PWM).

לדוגמאות INA253 מצטיין ביישום זה עם CMRR המוביל בתעשייה 93db אפילו @ 50khz. להלן מראה סכמטי טיפוסי המשמש ליישום חישה נוכחית מוטבע

טקסס אינסטרומנטס מציעה מגברים מבודדים מהשורה הטובה ביותר וממאפנונים מבודדים המסייעים להשיג מדידות זרם מבודדות מדויקות מאוד בטמפרטורה כאשר הם משולבים עם תוספי דיוק גבוהים. TI העלה מגוון חדש של מגברי חוש זרם מבודדים בשם סדרת AMC המסייעים למדוד את הזרם המתוכנן בדיוק גבוה עם מחסום בידוד של מנגינה של 2kVrms.

ל- TI יש אוסף טוב של אימוני הנעה עמוקה בנושא " תחילת העבודה עם מגברי החישה הנוכחיים " שיעזרו למהנדסים ללמוד כיצד למקסם את הביצועים שהושגו, בעת מדידת זרם עם מגבר חוש זרם. זו סדרת סרטונים קצרים שכל אחד מהם עוסק בנושא אחר.

בסך הכל ההכשרה תחולק לשלושה מדורים

• הבסיס
• הבנת מקורות שגיאה
• נושאים מתקדמים

תוכל לגשת לכל סרטוני ההדרכה של TI על ידי לחיצה על הקישור.

על המחברים

מר Shreenidhi Patil הוא מהנדס יישומים אנלוגי בטקסס אינסטרומנטס המתמקד בעיקר במדידת רשת, שוק EV הקרוב ותחנות טעינה של EV.

מר מהנדרה פאטל החל את דרכו בתעשיית מוליכים למחצה בחברת טקסס אינסטרומנטס לפני 6 שנים. כמהנדס שטח, הוא תומך במספר לקוחות ויישומים בתחום הרכב. הוא נהנה לעבוד על עיצובים הקשורים לרכבים חשמליים ותאורת רכב.