Текущи сензорни решения в ev / hev батерии

Пазарът на електрически превозни средства се набира доста бързо по целия свят. Оценките показват, че броят на електрическите превозни средства по целия свят ще достигне 125 милиона до 2030 г. Глобален пазар за електрически превозни средства (EV) и хибридни. За да се контролира енергийният поток и да се оптимизира ефективността в подсистемите на HEV / EV силови агрегати като тягови инвертори, бордови зарядни устройства (OBC), DC-DC преобразуватели и системи за управление на батерията (BMS), прецизното и точно измерване на тока е от съществено значение. Тези високоволтови подсистеми трябва да измерват големи токове при високи честотни напрежения. По технически и регулаторни причини настоящите измервания изискват изолация, както и много висока производителност в тежки автомобилни среди.

Типичните конфигурации на електрическите превозни средства в Индия са както по-долу:

и) двуколесно

1. Напрежение на батерията = 48V, 72V
2. 1kW, 2kW мотор

ii) 3-колесен

1. Напрежение на батерията = 48V, 72V
2. 2kW, 4kW мотор

iii) 4-колесен и автобус

1. Напрежение на батерията = 72V, 400V, 600V
2. 20kW до 300kW

Една от ключовите характеристики на безопасното електрическо превозно средство е събирането на данни и предприемането на бързи действия за обратна връзка на местно ниво въз основа на тези данни. Една такава точка от данни, която е много важна и ключова за безопасността, е токът, протичащ през различни подсистеми на електрическо превозно средство.

Можем да разделим текущото засичане в електрическо превозно средство на 3 категории, както е показано по-долу:

1. Защита от претоварване в реално време

1. Тягови задвижвания:
2. Схема за защита на батерията:

2. Мониторинг на тока и мощността за оптимизация на системата

1. Измерване на батерията
2. Консумация на енергия в системата
3. Хидравличен волан

3. Измерване на ток за вериги със затворен контур

1. Приложение за моторно задвижване:
2. DC / DC преобразуватели

По-долу е даден обзор на високо ниво на различните решения от TI за текущи сензорни приложения. Оста Y е общото напрежение на релсата, през която се усеща токът, а оста X е действителната амплитуда на измервания ток.

Както е показано на фигурата по-горе, токът може да се усети чрез напрежение в малко съпротивление на шунта или да се измери чрез измерване на магнитното поле, произведено от тока, докато тече през проводника. В Ti предлагаме решения за измерване на ток, използвайки и двата метода, споменати по-горе.

Списък на наличните решения от TI за текущо приложение на зондиране може да видите по-долу:

Нека да разгледаме всеки от случаите на използване на токов сензор малко по-задълбочено и да разгледаме някои подходящи решения, налични от TI за същото.

1. Защита от пренапрежение в реално време

Този случай на употреба обикновено се вижда в EV от перспектива за безопасност. Тъй като батериите могат да разреждат огромни количества ток по време на възникване на неизправност, наличието на вериги за наблюдение на неизправности в реално време става много важно. Скоростта и точността на такава схема е достойнството на настоящия смислен усилвател. В някои случаи, тъй като uC има ограничена честотна лента, вземането на проби от аналоговата стойност на тока - преобразуване в цифрова стойност, последвано от сравнение на цифровата стойност за откриване на свръхток, причинява огромно забавяне в схемата за защита. За да се справи с този проблем, TI излезе с настоящ усилвател с интегрирани компаратори, чийто праг може да бъде зададен и може директно да се подаде в прекъсващия щифт на uC, което води до значително намаляване на претоварването на uC.

Някои от решенията на TI за защита от пренапрежение са:

Много добър пример за този случай на употреба е използването на настоящ усилвател като E предпазител, както е показано по-долу:

2. Мониторинг на тока и мощността за оптимизация на системата

Мониторингът на тока и мощността обикновено се прилага в системи за електрически превозни средства, за да се наблюдава общото потребление на ток от батерията и по този начин да се даде информация в реално време на водача за заряда, останал в батерията на превозното средство, използвайки алгоритми като кулоново броене. Освен горепосочения случай на наблюдение на тока в превозните средства се използва в различни подсистеми като сервоуправление, електрически стъкла и подобни области. TI има широко портфолио, когато става въпрос за наблюдение на тока и мощността.

Както бе споменато по-горе, една от основните области на фокус е да се разгледа токът, който тече и излиза от батерията, за да се преброят кулоните и да се изчисли оставащия живот / заряд на батерията. INA299 на TI се откроява с такова приложение поради високото ниво на целостта, съчетано с висока точност и ниска консумация на ток в покой. Можем да видим типична блок-схема от високо ниво по-долу на BMS с INA299. За повече подробности и бели тапети, моля, посетете продуктовата папка на INA299 на ti.com.

3. Измерване на ток за вериги със затворен контур

Поради наличието на множество напрежения, налични в електрическо превозно средство, в дървото на захранването може да се намери цяла комбинация от преобразуватели на ниско напрежение и усилване. Някои от най-изявените блокове за захранване в типично електрическо превозно средство са вграденото зарядно устройство, BLDC (двигатели на тяговия двигател), преобразувател 48V към 12V и др. с висока точност, ниският ток на латентност става от първостепенно значение за прилагане на контури за управление на пиков ток. За такова приложение е необходим токов сензор с много висока честотна лента за измерване на превключващ ток, изходен ток, за да може управлението да предприеме бързи действия.Друг акцент на такива токови сензори, които се използват при управлението на моторни задвижвания, е способността на сензорите да отхвърлят общия режим на шум при висока честота (отхвърляне на ШИМ).

За примери INA253 превъзхожда в това приложение с водещата си индустрия 93db CMRR, дори при 50 kHz. По-долу е показана типична схематична схема, която се използва за вградено текущо сензорно приложение

Texas Instruments предлага най-добрите в класа изолирани усилватели и изолирани модулатори, които помагат за постигане на много точни измервания на изолиран ток над температурата, когато са сдвоени с високо прецизни шунтове. TI излезе с нова гама от изолирани усилватели на токови сензори, наречени като серия AMC, които помагат на проектираното измерване на тока с висока точност с изолационна бариера от 2kVrms.

TI има добра колекция от тренировки за дълбоко задвижване на тема „ Първи стъпки с усилватели на тока “, които ще помогнат на инженерите да се научат как да максимизират постигнатата ефективност при измерване на ток с усилвател на тока. Това е поредица от кратки видеоклипове, всеки от които разглежда различна тема.

Като цяло обучението се разделя на три секции

• Основите
• Разбиране на източниците на грешки
• Разширени теми

Можете да получите достъп до всички обучителни видеоклипове за TI, като следвате връзката.

Относно авторите

Г-н Shreenidhi Patil е инженер по аналогови приложения в Texas Instruments, който се фокусира основно върху измерването на мрежата, предстоящия пазар на EV и зарядни станции.

Г-н Mahendra Patel започва кариерата си в полупроводниковата индустрия с Texas Instruments преди 6 години. Като полеви инженер, той поддържа множество клиенти и приложения в автомобилния сектор. Той обича да работи по проекти, свързани с електрически превозни средства и автомобилно осветление.