صندوق التوصيل الذكي مع تزامن الجهد والتيار في المركبات الكهربائية

صندوق التوصيل الذكي مع تزامن الجهد والتيار في المركبات الكهربائية

نظرًا لأن السيارات الكهربائية أصبحت أكثر شيوعًا ، فإن التحدي الذي يواجه مصنعي السيارات هو إزالة "قلق المدى" للسائقين مع جعل السيارة في متناول الجميع.هذا يترجم إلى جعل البطاريات أقل تكلفة مع كثافة طاقة أعلى.كل وات ساعة يتم تخزينها واستردادها من الخلايا أمر بالغ الأهمية لتوسيع نطاق القيادة.

يعد الحصول على قياسات دقيقة للجهد ودرجة الحرارة والتيار أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أعلى تقدير لحالة الشحن أو الحالة الصحية لكل خلية في النظام.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لنظام إدارة البطارية (BMS) في مراقبة الفولتية الخلوية وجهود العبوة وتيار العبوة.يوضح الشكل 1 أ حزمة بطارية في المربع الأخضر بها عدة خلايا مكدسة.تتضمن وحدة مشرف الخلية أجهزة مراقبة الخلية لفحص الجهد ودرجة حرارة الخلايا.
مزايا تطبيق BJB الذكي:

يزيل الأسلاك والكابلات.
يحسن قياسات الجهد والتيار مع ضوضاء أقل.
يبسط تطوير الأجهزة والبرامج.نظرًا لأن أجهزة مراقبة الحزمة وشاشات الخلايا من شركة Texas Instruments (TI) تأتي من نفس عائلة الأجهزة ، فإن بنيتها وخرائط التسجيل كلها متشابهة جدًا.
يُمكّن مصنعي النظام من مزامنة قياسات جهد الحزمة والتيار.تعمل التأخيرات الصغيرة في المزامنة على تحسين تقديرات حالة الشحن.
قياس الجهد ودرجة الحرارة والتيار
الجهد: يتم قياس الجهد باستخدام سلاسل مقاومات مقسمة إلى أسفل.تتحقق هذه القياسات مما إذا كانت المفاتيح الإلكترونية مفتوحة أم مغلقة.
درجة الحرارة: تراقب قياسات درجة الحرارة درجة حرارة المقاوم التحويل بحيث يمكن لوحدة MCU تطبيق التعويض ، بالإضافة إلى درجة حرارة الموصلات للتأكد من أنها غير مضغوطة
الحالي: تستند القياسات الحالية إلى:
مقاوم تحويلة.نظرًا لأن التيارات في EV يمكن أن تصل إلى آلاف الأمبيرات ، فإن مقاومات التحويل هذه صغيرة للغاية - في نطاق 25 أوم إلى 50 أوم.
مستشعر تأثير القاعة.عادةً ما يكون نطاقها الديناميكي محدودًا ، وبالتالي ، في بعض الأحيان هناك أجهزة استشعار متعددة في النظام لقياس النطاق بأكمله.حساسات تأثير هول معرضة بطبيعتها للتداخل الكهرومغناطيسي.يمكنك وضع هذه المستشعرات في أي مكان في النظام ، ومع ذلك ، فهي توفر قياسًا معزولًا بطبيعتها.
الجهد والتيار التزامن

تزامن الجهد والتيار هو التأخير الزمني الموجود لأخذ عينات الجهد والتيار بين شاشة الحزمة وجهاز مراقبة الخلية.تُستخدم هذه القياسات بشكل أساسي لحساب حالة الشحن والحالة الصحية من خلال التحليل الطيفي للمقاومة الكهربائية.يتيح حساب مقاومة الخلية عن طريق قياس الجهد والتيار والطاقة عبر الخلية لنظام BMS مراقبة القوة اللحظية للسيارة.

يجب أن يكون جهد الخلية وجهد العبوة وتيار العبوة متزامنًا مع الوقت لتوفير تقديرات الطاقة والمقاومة الأكثر دقة.يُطلق على أخذ العينات خلال فترة زمنية معينة اسم الفاصل الزمني للتزامن.كلما كان الفاصل الزمني للتزامن أصغر ، زادت دقة تقدير القدرة أو تقدير المعاوقة.خطأ البيانات غير المتزامنة متناسب.كلما زادت دقة تقدير حالة الشحن ، زاد عدد الأميال المقطوعة للسائقين.

متطلبات التزامن

سيتطلب الجيل التالي من أنظمة إدارة المباني (BMS) قياسات متزامنة للجهد والتيار في أقل من 1 مللي ثانية ، ولكن هناك تحديات في تلبية هذا المطلب:

جميع شاشات الخلايا وشاشات الحزم لها مصادر مختلفة على مدار الساعة ؛لذلك ، العينات التي تم الحصول عليها غير متزامنة بطبيعتها.
يمكن لكل مراقب خلية قياس من ستة إلى 18 خلية ؛يبلغ طول بيانات كل خلية 16 بت.هناك الكثير من البيانات التي تحتاج إلى الإرسال عبر واجهة سلسلة ديزي ، والتي يمكن أن تستهلك ميزانية التوقيت المسموح بها لمزامنة الجهد والتيار.
يؤثر أي مرشح مثل مرشح الجهد أو مرشح التيار على مسار الإشارة ، مما يساهم في تأخيرات تزامن الجهد والتيار.
يمكن لشاشات TI's BQ79616-Q1 و BQ79614-Q1 و BQ79612-Q1 الحفاظ على علاقة زمنية عن طريق إصدار أمر بدء ADC إلى شاشة الخلية وشاشة الحزمة.تدعم شاشات بطارية TI هذه أيضًا أخذ عينات ADC المتأخر للتعويض عن تأخير الانتشار عند إرسال أمر بدء ADC أسفل واجهة سلسلة ديزي.

استنتاج

تدفع جهود الكهربة الهائلة التي تحدث في صناعة السيارات إلى الحاجة إلى تقليل تعقيد أنظمة إدارة المباني عن طريق إضافة الإلكترونيات في صندوق التوصيل ، مع تعزيز سلامة النظام.يمكن لشاشة الحزمة قياس الفولتية محليًا قبل وبعد المرحلات ، التيار من خلال حزمة البطارية.ستؤدي تحسينات الدقة في قياسات الجهد والتيار مباشرة إلى الاستخدام الأمثل للبطارية.

يتيح التزامن الفعال للجهد والتيار إجراء حسابات دقيقة للحالة الصحية وحالة الشحن وطيف المعاوقة الكهربائية التي ستؤدي إلى الاستخدام الأمثل للبطارية لإطالة عمرها ، فضلاً عن زيادة نطاقات القيادة.