为什么监控汽车电池电压、电流和绝缘比以往任何时候都更加重要?

对于一些为什么监控汽车电池电压、电流和绝缘比以往任何时候都更加重要?和轿车上多大电流相关的题,你有了解多少呢?接下来让小编带大家来了解一下吧!


刘红PSD电源系统设计


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介绍


随着电动汽车越来越普及,如何让汽车变得更便宜,同时缓解驾驶员的里程焦虑已成为汽车制造商面临的重大挑战。准确测量电压、温度和电流对于准确预测系统中每个电池的充电状态或健康状况至关重要。换句话说,先进的电池管理系统可以消除电动汽车广泛采用的主要障碍。


在最近举行的德州仪器HVBMS媒体通信大会上,TI推出了新型高精度电池监视器和电池组监视器。德州仪器电池管理系统总经理王世斌和模拟集成电路中国区应用技术经理周继继分享了利用BMS技术推动汽车电动化的实例。


BMS新趋势与设计挑战


随着消费者转向电动汽车,驾驶体验变得越来越重要。使用电动汽车时,即使是细微的温度变化也会对续航里程产生重大影响,并可能影响电池电压续航里程高达40%,尤其是在寒冷天气下。这些变化可能导致电池电压和预期电动汽车续航里程存在很大的不确定性。因此,BMS对于电池电压测量的准确度和精度至关重要。


此外,需要更高的电芯监测精度来拓展磷酸铁锂等各类电池的应用,而利用智能电池接线盒架构的BMS将有助于在400V和800V锂二次电池中实现电池监测。通过电化学阻抗跟踪分析进行核心温度监控和电压均衡可以通过主动监控和防止热失控来提高系统安全性。


BMS的主要作用是防止电池损坏,通过智能充放电算法延长电池寿命,准确预测电池剩余电量对剩余行驶里程的影响,并提供越来越详细的电池健康评估,确保电池组处于状态。最大化。电池工作正常,安全性提高。锂离子电池面临的一个重大挑战是,由于存在火灾和爆炸的风险,它们需要复杂的电子控制系统。随着混合动力电动汽车和电动汽车的广泛采用,BMS架构不断发展。因此,需要先进的BMS来满足所有性能、安全性和成本指标。


王世斌表示,过去几年,TI利用其丰富的BMS经验和系统专业知识,克服了复杂的系统设计挑战并在BMS方面持续创新,包括广泛的产品组合和符合ASIL-D标准的器件来满足功能要求。我们帮助汽车制造商创造更安全、更可靠的汽车级产品,满足汽车要求并提高电动汽车的普及率,同时节省研发资源并将设计扩展到新。


BMS系统级创新


他表示,TI的高压BMS技术具有高性能和精确的电压测量能力,可以帮助汽车制造商了解和估算电动汽车的实际行驶里程。电池组电压和电流同步可以深入了解电池核心温度、电池老化和电池充电状态。通过实现更高的ASIL精度,人们可以对车辆电池组的安全充放电能力充满信心。


在BMS支持方面,TI对拓扑进行了优化,以实现与各种电池架构和电池数量的互兼容。这意味着在设计特定系统时可以更好地共享软件和硬件并提高设计效率。


如何达到更高的ASIL精度?


ASIL精度是安全机制启动之前的最大残余误差。如何准确测量这一点,使其优于市场上大多数其他电池监测产品,并让您更安全地对汽车电池组进行充电和放电?TI新发布的BQ79718-Q1电池监视器和BQ79731-Q1电池组监视器提供了准确的案。


这两款新产品是TI丰富的BMS产品组合的新成员。BQ79718-Q1和BQ79731-Q1在电池电压、电流和温度测量方面提供出色的测量精度,可以有效确定车辆的实际行驶里程、延长电池组的整体寿命并提高安全性。


更高的汽车安全完整性等级精度


BQ79718-Q1是一款符合ASIL-D标准的汽车18芯系列精密电池监控器、平衡器和集成保护器。具有丰富的功能,如电池平衡、I2C支持、集成ADC、多器件支持、断线检测、过温保护、过压保护、独立MCU要求、可堆叠性、温度检测、低温保护、欠压保护等


与市场上以前的电池单元监测器相比,BQ79718-Q1电池单元监测器提供了更好的测量精度,以满足ASIL要求,使汽车制造商能够更轻松地进行高性能电池电压测量以及对车辆电池组进行充放电。最大化电动汽车的实际续航里程。


为什么需要满足电压电流同步要求?


电压和电流同步是指电池组监视器和电池监视器之间采样电压和电流的时间延迟。在一定时间间隔内进行的采样称为同步间隔;同步间隔越小,功率估计或阻抗估计越准确。充电状态估计越准确,驾驶员可以获得的里程就越多。这就是为什么电池电压、电池组电压、电池组电流必须及时同步的原因。


BQ79731-Q1是一款电池组监控器和智能接线盒,主要用于电动汽车的电压和电流同步。集成ADC、过温保护、过压保护、可堆叠、温度检测、低温保护、欠压保护等功能。串行外设接口控制器通道控制接触器驱动器和热熔断器,无需电池控制单元中的额外SPI资源。


BQ79731-Q1实现的电压和电流同步允许CSU测量电池电压,同时测量电池组电流和电压,并且所有信息都可以通过轮询方式通过菊花链通信接口捕获到BCU。


借助BQ79731-Q1,电池组电流测量精度可达到0.05,准确测量单体电池和电池组的电池荷电状态和工作状况,有效反映实际剩余行驶里程,提高车辆的可靠性。能。电动汽车电池寿命.


BQ79731-Q1卓越的64s电压和电流同步功能可提供电池健康状况的实时快照,从而能够立即监控电池组电量。这种级别的同步可实现电化学阻抗跟踪分析,从而深入了解电池核心温度、电池老化和电池充电状态。


那么传统BJB和智能BJB有什么区别呢?传统的BJB只有机械部件,没有智能功能。智能BJB引入了有源硅器件,可以执行传统上由BCU执行的功能高压监控、电流感测和隔离感测。SmartBJB的接触器驱动器和热熔断器采用数字控制,可在发生碰撞时断开电池组与EV系统的连接。


智能BJB架构有几个明显的优势。首先,它明确分离了高压区域和低压区域,所有高压信号都直接在BJB处测量,使BCU成为完全低压设计。菊花链提供单独的电容器隔离,因此具有专用菊花链接口的组件监视器可以消除昂贵的数字隔离设备。菊花链通信还具有不需要其他组件(例如收发器或额外的MCU)来控制和驱动通信协议的额外好处。在BJB内部或周围放置电池组监视器可确保高压信号立即可用,并且无需将多条长线连接回BCU来测量电流并执行分流电流感测。


传统BMS架构与现代智能BJB架构


BMU是一个电池管理单元,通常包含一个微控制器并管理电池组内的所有功能。传统的BMS配置在接线盒中没有有源电子器件,只有无源接触器和保险丝。BJB上的所有测量均使用将BJB连接到模数转换器端子的电线在BMU上执行。智能BJB具有专用电池组监视器,可测量所有电压和电流,并使用简单的双绞线通信将信息传递给MCU。


智能BJB架构的优势在于,在保证低噪声的同时,提高了电压和电流的监测能力,满足系统制造商对电压和电流同步测量的要求。同步延迟越小,SOC估计就越准确。它还有助于简化硬件和软件开发,减少系统高压线束,减轻车辆重量和系统成本,并延长续航里程。


丰富的设计资源


报道称,BQ79718-Q1电池单元监视器和BQ79731-Q1电池组监视器属于TI的高精度电池监视器和均衡器产品系列。两款新产品丰富了TI的BMS产品系列。TI的BMS系列还包括CC2662R-Q1无线微控制器、TPSI3050-Q1隔离开关驱动器以及用于无线BMS的TPSI2140-Q1隔离开关器件。


TI还提供BMS设计套件,其中包括参考板、模拟器和汽车开放系统架构复杂的设备驱动程序。TI还提供BQ79600-Q1SPI/UART通信桥接器件,该器件可以使用单独的通信协议实现快速可靠的菊花链通信。


TI的全系列HEV/EVBMS设计资源可帮助汽车制造商最大限度地提高安全性、可靠性和续驶里程,并推动全电动汽车的普及。


王世斌最后强调“借助TIBMS技术和创新产品,未来全电动汽车的道路可以进一步完善。我们非常重视安全性,使车辆能够行驶更远的距离,提高电动汽车的效率。随着产品性能的不断提高,我们希望能够在电动汽车上实现更好的应用,为整个电动汽车行业的发展做出更大的贡献。”


汽车电池充电需要多少电流?用20安的电流充电就可以了,充电速度很快,电压要符合电流要求,电流不超过40安即可,关键在于充电电流。


1.电池通常可容纳20%以上的电量。充电时电池的化学转化效率约为50%。需要额外15080%的电量才能将电池充满。


2、电池充电电流为容量的10,但充电时间需要15080/10=12小时,分次充电需要额外时间1小时左右。


3、为了满足人们的作息时间,设计一般采用13容量的充电电流,因此充电时间至少为15080/13=92小时,附加时间为1小时左右。分体充电。


4.快速充电。通常以电池容量20%的电流充电,充电时间为15080/20=6小时。大电流充电会缩短充电时间,但请谨慎使用,可能会损坏电池。


汽车电池的典型输出电流是多少?我们先从结论开始


原地怠速时,电池通常处于放电状态。


详细分析


电池是否充电取决于车辆用电器的电流Iv、发电机的电流Ig、电池的充电电流Ib之间的关系。


忽略电路损耗,三者之间有如下关系


免疫蛋白=Ib+Iv


比较Ig和Iv的大小可以分为三种情况


1.Iglt;Iv


Iblt;0表示电池已放电。


输出功率通常设置得相对较低,以控制发动机怠速时的燃油消耗。作为配件,发电机可以获得较少的电力,但汽车中的许多电器需要相对较大的电流。因此,电池通常在闲置时放电。


长时间怠速可能会使电池过度放电,缩短电池寿命,所以我们不建议这样的驾驶习惯。


2.Iggt;Iv


Ibgt;0表示电池正在充电。


当车辆正常行驶时,发电机功率增大,发电电流也增大,使电池处于充电状态。


3.Ig=Iv


Ib=0表示电池不进行充电或放电。


这是一个关键条件,对车辆电气系统的分析没有太大贡献,可以忽略。


多于。


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