嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82788689  010-62975458
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

电池管理系统提高电动汽车和混合动力汽车的安全性

2021/10/13 16:54:08
浏览次数: 1

    电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的市场份额在2020年可能达到30%。这种市场吸引力是由于对内燃机(ICE)汽车环境影响的担忧增加以及降低燃料成本的努力。因此,汽车制造商正在投资于其车辆的电气化,从而在电池技术和电池组安全性方面取得了重大进步。


    本文阐述了电池监测集成电路如何提高电动汽车和混合动力汽车的安全性。


    电动汽车/混合动力汽车的电池管理系统


    电池驱动的汽车用不使用汽油作为能源的电动机取代了传统的内燃机。相反,电池储存电能供电动机使用。电动汽车由许多部件组成,包括:


    车载充电器,直接从电网给电池充电;


    一个DC/DC转换器,它将功率转换为较低的电压,从而为汽车电子设备(如加热器和自动车窗)提供动力;


    电源逆变器,将电池的能量传输到电动机;


    监测电池组电压、电流和温度的电池监测器和电流传感器;


    以及一个主微控制器(MCU),充当“大脑”并协调电动汽车内的所有动作。


    在典型的应用中,电池监视器堆叠成菊花链,如图2所示。每个设备通过感应线与电池芯相连,以监控电池组中的每一个电池。堆栈中的每个监视器都通过通信线路将信息从堆栈顶部传输到底部设备。为了方便主机MCU和堆栈设备之间的通信,需要桥接设备。


    电池管理系统提高了电动汽车和混合动力汽车的安全性


    使用电池监控器提高安全性


    热失控是HEV/EV系统安全问题的主要原因,因为它会导致不可阻挡的连锁反应。当温度迅速上升到400℃时,储存在电池中的能量会突然释放出来。这会导致电池变成气态,并可能引发火灾。


    热失控可由以下几个因素引起:


    如果电池在事故后受到物理损坏或有物体穿透电池组,则电池内部短路。


    一种外部短路,可以释放无限量的能量,从而使电池迅速升温。


    电池过充电超过其最大允许电压。


    高充放电电流。


    为了防止这些事件的发生,监测电池是至关重要的。电池监控器的设计旨在解决所有这些问题,并帮助电动汽车和混合动力汽车更安全。


    电压监测


    不准确报告的电压可能导致MCU对电池过度充电,可能损坏电池或导致热失控。此外,测量冗余对于提高安全性和防止故障或随时间推移而漂移至关重要。两个完全独立的模拟-数字转换器(ADC)和两个独立的路径可以帮助实现汽车安全完整性等级D(ASIL-D)符合ISO 26262标准。


    冗余设计用于检测其中一个ADC中的任何故障,并用于从独立ADC对测量精度进行双重检查。在安全诊断过程中,如果测量出现故障或偏移,将使用具有完全独立路径和基准的辅助ADC,对同一个单元的测量值进行双重检查和测量。


    以Texas Instruments公司的BQ79606A-Q1汽车精密电池监控器、平衡器和集成保护器为例:每个通道有六个专用的delta-sigma ADC和一个用于冗余的辅助ADC。该器件有一组窗口比较器,它独立于主采集路径为所有六个通道提供单元电压监测,并与主ADC路径并行工作。此比较器功能与ADC功能完全独立;因此,即使ADC功能失效,模拟比较器仍会标记欠压和过压比较器阈值的交叉。


    电池温度监测


    锂离子电池不能承受极端温度。电池组的典型容许温度在0°C到60°C之间。除了外部因素外,一些开关元件消耗功率并释放部分功率作为热量,从而导致电池外壳的热增加。监测和控制电池组温度对于维护电池组的健康和安全以及防止热失控至关重要。


    今天的电池监视器有几个通用的输入/输出(gpio)用于温度传感。BQ79606A-Q1精密电池监测器可在六通道电池组中测量多达六个恒温器,精度高,提供大量冗余,以防止温度监测故障。该设备使用一个集成的窗口比较器来监控GPIO的输入,以确定电池的温度过高和过低。


    启用时,比较器循环通过每个温度感应输入,并将电压与编程的阈值进行比较。该比较器功能与ADC功能完全独立;即使ADC功能失效,模拟比较器也会标记出温度过低和过高的比较器阈值的交叉点。主机MCU将立即通过故障线路通知MCU,以触发冷却系统,并在达到不可忍受的温度之前采取预防措施。


    通信鲁棒性和速度


    如前所述,电池监视器可堆叠成菊花链配置。每个设备将其信息通过下游的另一个设备传递到主机。堆栈中的设备和主机MCU之间的通信线路必须是稳定的,以确保在短短几毫秒内进行快速和完整的诊断。MCU应该与堆栈中的任何设备进行可靠通信,以读取、配置和执行诊断。


    然而,电动汽车的噪音环境对电池监控器提出了真正的挑战。为了解决这个问题,TI的电池监视器使用了两个引脚COM*P和COM*N的差分信号。如图3所示,BQ79606A-Q1电池管理芯片的COM*P和COM*N引脚在不同的噪声环境中被监控。


    在所有频率下,信号完整性保持不变,差分噪声消除。驱动器可承受高达±20V的噪声振幅。此外,内置于通信信号中的诊断机制有助于确保如果由于某种原因信号被破坏,设备将检测到通信故障。这种体系结构确保了与主机的可靠和快速通信。


    锂离子电池对过度充电、极端温度和物理损伤非常敏感。任何一种情况都可能导致电池的热失控。为了防止电池过充电,电池监测仪已经发展成高度安全和精确地监测电池电压。通过多重冗余对组件进行温度监控,以确保组件温度在可接受的范围内。堆栈监视器之间的通信设计为能够承受噪声环境,并确保信息安全地传输到主MCU。


推荐阅读
  • 点击次数: 8
    2021-10-26
    倍频器(frequency multiplier)使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。输入频率为f1,则输出频率为f0=nf1,系数n为任意正整数,称倍频次数。倍频器用途广泛,如发射机采用倍频器后可使主振器振荡在较低频率,以提高频率稳定度;调频设备用倍频器来增大频率偏移;在相位键控通信机中,倍频器是载波恢复电路的一个重要组成单元。    倍频器是比较重要的芯片,其品牌也非常多样,倍频器进口品牌比较多,其中包括:Mini-Circuits、Sagemillimeter、Nardamiteq、Keysight Technologies、Sigatek、Eclipsemicrowave、rfbayinc、Pulsar Microwave、Macom、Qorvo、Analog、Markimicrowave、Connphy等。    不同品牌的倍频器外观形状是不一样的,包括技术指标、参数都略有差别,在购买的过程中一定要注意了解倍频器的重要参数及型号,提供的参数及型号越精准,在购买的过程中越不容易出现问题,如果您近期对倍频器感兴趣,可以联系兆亿微波商城在线客服,将会为您提供满意的型号及报价!
  • 点击次数: 4
    2021-10-26
    耦合器又称功率分配元器件,根据其在不同的电子设备中显示不同的特性,耦合器又可以分为定向耦合器、 功率分配器以及各种微波分支器件。比如在光纤传输中我们可能用到光纤耦合器,在此过种主要作用是用于实现光信号分路/合路,或用于延长光纤链路的元件。而我们通常使用中的一些动力系统中又有液力耦合器,其主要作用是将动力源与工作机连接起来,依靠液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。    综上可知,我们通常所说的耦合器主要是连接两个设备中间的一个传输或者是分路的一种电子元器件。耦合器得品牌也非常多,比较常见得耦合器品牌包括:Mini-Circuits、Sigatek、STMicroelectronics、Keysight 、Technologies、Nardamiteq、Mcli、Sagemillimeter、PASTERNACK、Skyworks、PMI、Connphy、Avago、RF-Lambda、Krytar、Markimicrowave、Analog、Pulsar Microwave、Psemi、rfbayinc、Eclipsemicrowave、Xmacorp、Keycom、Raditek、Arra、Qotana等,大多数都是进口品牌,除此之外,村田耦合器也比较受欢迎。    村田耦合器主要包含:LDC系列、LFD系列,主要参数尺寸:0805,频率范围:926MHZ-2450MHZ,特性阻抗50ohm,主要用于通信。    其主要特性是:超小型,薄型化定向耦合器基础在多层陶瓷技术。这个耦合器实现了超小体积,低插入损耗和高隔离。    品名表示方法如:LDC181G7420B-327,外形如图:    耦合器电路图如:
  • 点击次数: 2
    2021-10-25
    LTC3337是一款具有内置精密库仑计数器的原电池健康状态 (SOH) 监视器。它设计为与原电池串联,相关串联电压降很小。获得专利的无限动态范围库仑计数器记录所有累积的电池放电,并将其存储在可通过 I2C 接口访问的内部寄存器中。基于此充电状态 (SOC) 的放电警报阈值可编程。当达到阈值时,IRQ 引脚产生中断。库仑计数器的精度低至空载也保持恒定。    LTC3337还集成了额外的SOH监控,并通过I2C测量和报告:电池电压、电池阻抗和温度。    为适应各种原电池输入,可通过引脚,在5mA至100mA之间选择峰值输入限流值。可针对BAT_IN或BAT_OUT引脚进行库仑计算,具体取决于AVCC引脚连接。针对输出端使用两个超级电容器(可选)堆叠的应用提供了BAL引脚。    LTC3337采用12引脚2mm × 2mm LFCSP封装。    应用    低功耗原电池供电系统    (例如:1× LiSOCl2, 2–3× 碱性)    远程工业传感器(例如:仪表、警报)资产跟踪器    电子门锁    “保护有效”/ 电源/备用电池SmartMesh? 应用    评估套件DC2973A    演示电路2973A展示了LTC3337初级电池健康状态 (SOH) 监视器,该监视器具有精确的库仑计数器,以可配置的峰值限流值运行。LTC3337支持1.8V至5.5V的输入电压和高达100mA的峰值电流以及100nA的静态电流。库仑计数、电池电压和电池串联电阻 (BSR) 是可测量的,可用于量化电池的充电状态和健康状况。 ...
  • 点击次数: 2
    2021-10-25
    ADBMS1818是一款多单元电池堆监控器,可测量多达18个串联连接的电池单元,总测量误差小于3.0 mV。ADBMS1818具有0 V至5 V的电池测量范围,适合大多数电池化学应用。可在290 μs内测量所有18个电池单元,并选择较低的数据采集速率以便降噪。    可将多个ADBMS1818器件串联,以便同时监测很长的高压电池串。每个ADBMS1818都有一个isoSPI?接口,用于进行不受RF干扰的远距离高速通信。多个器件以菊花链形式连接,并为所有器件连接一个主机处理器。该菊花链可双向操作,即使通信路径出错,也能确保通信完整性。    电池堆可直接为ADBMS1818供电,也可采用隔离电源对其供电。ADBMS1818具有针对每个电池单元的被动式平衡和个别PWM占空比控制功能。其他特性包括一个板载5 V调节器、九个通用I/O线路和睡眠模式(在此模式下,功耗降至6 μA)。    所有注册商标和商标均属各自所有人所有。受多个美国专利8908779、9182428和9270133保护。    优势和特点    最多可测量 18 个串联电池单元    最大总测量误差为 3.0 mV    高压系统的可堆叠架构内置 isoSPI? 接口    1Mb 隔离式串行通信    使用一根双绞线,最长 100 米    低 EMI 易感性和辐射    双向断线保护    只需 290 μs 即可测量系统中的所有单元    同步电压和电流测量    带有可编程三阶噪声滤波器的 16 位 Δ-Σ ADC  ...
  • 点击次数: 3
    2021-10-25
    ADBT1002是一款灵活、功能丰富的数字控制器,适合大容量电池测试、化成制造和精密电池测试仪器仪表应用。ADBT1002经过优化,可减少组件数量,充分提高灵活性并缩短设计时间。具体特性包括差分远程电压检测、电流检测、脉宽调制(PWM)产生成、频率同步、过压保护(OVP)和均流。可编程保护功能包括过流保护(OCP)、OVP限制和外部过温保护 (OTP)。    参数可以通过串行外设接口(SPI)进行编程,从而提供对集成环路滤波器、PWM信号时序和软启动时序的全面编程。通过SPI可访问许多监控和系统测试功能。内置校验和以及可编程保护电路使器件的可靠性得以增强。    提供全面的图形用户界面(GUI),用于简单的系统和通道配置以及安全功能编程。ADBT1002采用100引脚LQFP_EP封装。    应用    电池化成和测试    带循环功能的高效率电池测试系统    电池调理(充电和放电)系统    优势和特点    精确测量电压和电流    4 个 PWM 控制通道,最高 14 位(有效)分辨率    可选的同步和异步整流器操作    可编程死区时间补偿    可编程开关频率,范围为 62.5 kHz 至 500 kHz,分为 2 级功率    多相运行    芯片间数字均流    芯片间频率同步    数字控制回路    可编程 PID 滤波器    快速直流总线电压前馈    每个通道的综合频谱...
  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
犀牛云提供云计算服务
X
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

  • 010-62975458
6

二维码管理

返回顶部
展开