โซลูชันการตรวจจับปัจจุบันในแบตเตอรี่ ev / hev

ตลาดรถยนต์ไฟฟ้ากำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทั่วโลก ประมาณการแสดงให้เห็นว่าจำนวนยานยนต์ไฟฟ้าบนท้องถนนทั่วโลกจะแตะ 125 ล้านคันภายในปี 2573 ตลาดรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และไฮบริดทั่วโลก เพื่อควบคุมการไหลของพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพในระบบย่อยของระบบส่งกำลัง HEV / EV เช่น Traction Inverters, On-Board Chargers (OBC), ตัวแปลง DC-DC และระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) การวัดกระแสไฟฟ้าที่แม่นยำและแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ ระบบย่อยแรงดันสูงเหล่านี้จำเป็นต้องวัดกระแสขนาดใหญ่ที่แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปสูง ด้วยเหตุผลทางเทคนิคและกฎข้อบังคับการวัดในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการแยกและประสิทธิภาพที่สูงมากในสภาพแวดล้อมยานยนต์ที่เลวร้าย

การกำหนดค่าโดยทั่วไปของรถยนต์ไฟฟ้าในอินเดียมีดังต่อไปนี้:

i) รถ 2 ล้อ

1. แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ = 48V, 72V
2. 1kW, 2kW มอเตอร์

ii) รถ 3 ล้อ

1. แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ = 48V, 72V
2. 2kW, 4kW มอเตอร์

iii) รถ 4 ล้อและรถบัส

1. แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ = 72V, 400V, 600V
2. 20kW ถึง 300kW

คุณสมบัติหลักประการหนึ่งในการทำให้รถยนต์ไฟฟ้าปลอดภัยคือการรวบรวมข้อมูลและดำเนินการตอบกลับอย่างรวดเร็วในพื้นที่โดยอาศัยข้อมูลนี้ จุดข้อมูลหนึ่งที่สำคัญและเป็นกุญแจสำคัญในความปลอดภัยคือกระแสที่ไหลผ่านระบบย่อยต่างๆของรถยนต์ไฟฟ้า

เราสามารถแยกการตรวจจับปัจจุบันในรถยนต์ไฟฟ้าได้กว้าง ๆ เป็น 3 ประเภทดังที่แสดงด้านล่าง:

1. การป้องกันกระแสเกินตามเวลาจริง

1. แรงดึง:
2. วงจรป้องกันแบตเตอรี่:

2. การตรวจสอบกระแสและพลังงานสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบ

1. การวัดแบตเตอรี่
2. การใช้พลังงานของระบบ
3. พวงมาลัยเพาเวอร์

3. การวัดกระแสสำหรับวงจรวงปิด

1. การใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์:
2. ตัวแปลง DC / DC

ด้านล่างนี้เป็นภาพรวมระดับสูงของโซลูชันต่างๆจาก TI สำหรับแอปพลิเคชันการตรวจจับในปัจจุบัน แกน Y คือแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปของรางที่มีการตรวจจับกระแสไฟฟ้าและแกน X คือแอมพลิจูดที่แท้จริงของกระแสไฟฟ้าที่วัดได้

ดังที่แสดงในรูปด้านบนสามารถตรวจจับกระแสไฟฟ้าผ่านแรงดันไฟฟ้าที่มีความต้านทานการแบ่งขนาดเล็กหรือวัดได้โดยการวัดสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าขณะไหลผ่านตัวนำ ที่ Ti เรามีโซลูชันสำหรับการวัดกระแสโดยใช้ทั้งสองวิธีที่กล่าวมาข้างต้น

รายการโซลูชันที่มีให้จาก TI สำหรับแอปพลิเคชันตรวจจับปัจจุบันสามารถดูได้ด้านล่าง:

มาดูกรณีการใช้งานแต่ละกรณีของเซ็นเซอร์ปัจจุบันในเชิงลึกอีกเล็กน้อยและดูโซลูชันที่เหมาะสมจาก TI สำหรับสิ่งเดียวกัน

1. การป้องกันกระแสเกินตามเวลาจริง

กรณีการใช้งานนี้มักพบเห็นได้ใน EV จากผู้คาดหวังด้านความปลอดภัย เนื่องจากแบตเตอรี่สามารถปล่อยกระแสไฟฟ้าจำนวนมากในระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาดการมีวงจรตรวจสอบความผิดปกติแบบเรียลไทม์จึงมีความสำคัญมาก ความเร็วและความแม่นยำของวงจรดังกล่าวเป็นตัวเลขของเครื่องขยายสัญญาณความรู้สึกปัจจุบัน ในบางครั้งเนื่องจาก uC มีแบนด์วิดท์ จำกัด การสุ่มตัวอย่างค่ากระแสอนาล็อก - การแปลงเป็นค่าดิจิทัลตามด้วยการเปรียบเทียบค่าดิจิทัลเพื่อตรวจจับกระแสเกินทำให้วงจรป้องกันล่าช้าอย่างมาก ในการจัดการกับปัญหานี้ TI ได้เกิดขึ้นกับเครื่องขยายสัญญาณความรู้สึกปัจจุบันที่มีตัวเปรียบเทียบในตัวซึ่งสามารถตั้งค่าขีด จำกัด และสามารถป้อนเข้ากับพินขัดจังหวะของ uC ได้โดยตรงซึ่งทำให้การโอเวอร์โหลดของ uC ลดลงอย่างมาก

โซลูชันบางส่วนจาก TI สำหรับการป้องกันกระแสเกิน ได้แก่:

ตัวอย่างที่ดีมากของกรณีการใช้งานนี้คือการใช้เครื่องขยายเสียงกระแสไฟฟ้าเป็นฟิวส์ E ดังที่แสดงด้านล่าง:

2. การตรวจสอบกระแสและพลังงานสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบ

โดยปกติการตรวจสอบกระแสและพลังงานจะถูกนำมาใช้ในระบบรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบการใช้กระแสไฟฟ้าทั้งหมดจากแบตเตอรี่ดังนั้นจึงให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์แก่ผู้ขับขี่เกี่ยวกับประจุที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่ของรถโดยใช้อัลกอริทึมเช่นการนับคูลอมบ์ นอกเหนือจากกรณีการใช้งานข้างต้นการตรวจสอบกระแสในยานพาหนะยังใช้ในระบบย่อยต่างๆเช่นพวงมาลัยพาวเวอร์กระจกไฟฟ้าและพื้นที่ใกล้เคียงกัน TI มีผลงานที่กว้างขวางเมื่อพูดถึงการตรวจสอบกระแสและพลังงาน

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นประเด็นสำคัญประการหนึ่งคือการตรวจสอบกระแสที่ไหลเข้าและออกจากก้อนแบตเตอรี่เพื่อนับคูลอมบ์และคำนวณอายุการใช้งานแบตเตอรี่ / การชาร์จที่เหลืออยู่ INA299 ของ TI โดดเด่นสำหรับแอปพลิเคชันดังกล่าวเนื่องจากมีความสมบูรณ์ในระดับสูงควบคู่ไปกับความแม่นยำสูงและการใช้กระแสไฟฟ้าที่ไม่หยุดนิ่ง เราสามารถดูแผนภาพบล็อกระดับสูงทั่วไปด้านล่างของ BMS ด้วย INA299 สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมและเอกสารไวท์เปเปอร์โปรดไปที่โฟลเดอร์ผลิตภัณฑ์ของ INA299 บน ti.com

3. การวัดกระแสสำหรับวงจรวงปิด

เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าหลายตัวที่มีอยู่ในรถยนต์ไฟฟ้าจึงพบว่ามีตัวแปลงบัคและบูสต์คอนเวอร์เตอร์จำนวนมากรวมอยู่ในแผนผังแหล่งจ่ายไฟ บล็อกแหล่งจ่ายไฟที่โดดเด่นมากในรถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปคือที่ชาร์จในตัว, BLDC (ตัวขับมอเตอร์ฉุด), ตัวแปลง 48V ถึง 12V เป็นต้นเนื่องจากวงจรควบคุมในแหล่งจ่ายไฟกำลังวัตต์สูงเหล่านี้ใช้ uC การวัด ความแม่นยำสูงกระแสแฝงต่ำมีความสำคัญอย่างยิ่งในการนำลูปควบคุมกระแสสูงสุด สำหรับเซ็นเซอร์ปัจจุบันของแอปพลิเคชันที่มีแบนด์วิดท์สูงมากจำเป็นต้องใช้ในการวัดกระแสไฟสลับกระแสไฟฟ้าขาออกเพื่อให้การควบคุมดำเนินการอย่างรวดเร็วจุดเด่นอีกประการหนึ่งของเซ็นเซอร์ปัจจุบันที่ใช้ในการควบคุมมอเตอร์ไดรฟ์คือความสามารถของเซ็นเซอร์ในการปฏิเสธสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปที่ความถี่สูง (การปฏิเสธ PWM)

สำหรับตัวอย่าง INA253 เก่งในแอปพลิเคชันนี้โดยมี CMRR 93db ชั้นนำของอุตสาหกรรมแม้จะ @ 50khz ด้านล่างนี้เป็นแผนผังทั่วไปที่แสดงซึ่งใช้สำหรับแอปพลิเคชันตรวจจับกระแสไฟฟ้าแบบอินไลน์

Texas Instruments นำเสนอแอมพลิฟายเออร์แบบแยกส่วนที่ดีที่สุดและโมดูเลเตอร์แบบแยกที่ช่วยให้ได้การวัดกระแสแยกที่แม่นยำมากเหนืออุณหภูมิเมื่อจับคู่กับตัวแบ่งที่มีความแม่นยำสูง TI ได้มาพร้อมกับแอมพลิฟายเออร์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าแบบแยกช่วงใหม่ที่มีชื่อว่าซีรีส์ AMC ซึ่งช่วยให้การวัดกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบมามีความแม่นยำสูงโดยมีกำแพงกั้นแยกสำหรับการปรับแต่ง 2kVrms

TI มีคอลเลกชันที่ดีของการฝึกอบรมเกี่ยวกับ " การเริ่มต้นใช้งานแอมพลิฟายเออร์ Sense ปัจจุบัน " ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรเรียนรู้วิธีเพิ่มประสิทธิภาพที่ได้รับเมื่อวัดกระแสด้วยแอมพลิฟายเออร์ตรวจวัดกระแสไฟฟ้า นี่คือชุดวิดีโอสั้น ๆ ซึ่งแต่ละเรื่องจะพูดถึงหัวข้อที่แตกต่างกัน

โดยรวมแล้วการฝึกอบรมจะแบ่งออกเป็นสามส่วน

• พื้นฐาน
• การทำความเข้าใจแหล่งที่มาของข้อผิดพลาด
• หัวข้อขั้นสูง

คุณสามารถเข้าถึงวิดีโอการฝึกอบรม TI ทั้งหมดได้ตามลิงค์

เกี่ยวกับผู้เขียน

Mr. Shreenidhi Patil เป็นวิศวกรแอปพลิเคชันแอนะล็อกใน Texas Instruments ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การวัดแสงแบบกริดตลาด EV ที่กำลังจะมาถึงและสถานีชาร์จ EV

คุณ Mahendra Patel เริ่มต้นอาชีพในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กับ Texas Instruments เมื่อ 6 ปีก่อน ในฐานะวิศวกรภาคสนามเขาสนับสนุนลูกค้าและแอปพลิเคชันมากมายในภาคยานยนต์ เขาชอบทำงานออกแบบที่เกี่ยวข้องกับยานยนต์ไฟฟ้าและระบบไฟรถยนต์