Solusi penginderaan arus dalam baterai ev / hev

Pasar kendaraan listrik meningkat pesat di seluruh dunia. Perkiraan menunjukkan bahwa jumlah kendaraan listrik di jalan di seluruh dunia akan mencapai 125 juta pada tahun 2030. Pasar global untuk Kendaraan Listrik (EV) dan Hybrid. Untuk mengontrol aliran energi dan mengoptimalkan efisiensi dalam subsistem powertrain HEV / EV seperti Traction Inverter, On-Board Chargers (OBC), konverter DC-DC, dan Sistem Manajemen Baterai (BMS), pengukuran arus yang tepat dan akurat sangat penting. Subsistem tegangan tinggi ini perlu mengukur arus besar pada tegangan mode umum tinggi. Untuk alasan teknis dan peraturan, pengukuran saat ini memerlukan isolasi serta performa yang sangat tinggi di lingkungan otomotif yang keras.

Konfigurasi khas kendaraan listrik di India adalah sebagai berikut:

i) roda dua

1. Tegangan paket baterai = 48V, 72V
2. Motor 1kW, 2kW

ii) roda 3

1. Tegangan paket baterai = 48V, 72V
2. Motor 2kW, 4kW

iii) kendaraan roda empat dan bus

1. Tegangan paket baterai = 72V, 400V, 600V
2. 20kW hingga 300kW

Salah satu fitur utama untuk mengamankan kendaraan listrik adalah dengan mengumpulkan data dan mengambil tindakan umpan balik cepat secara lokal berdasarkan data ini. Salah satu titik data yang sangat penting dan kunci keselamatan adalah arus yang mengalir di berbagai sub-sistem kendaraan listrik.

Kami dapat membagi penginderaan arus dalam Kendaraan Listrik secara luas menjadi 3 kategori seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

1. Perlindungan arus lebih waktu nyata

1. Penggerak traksi:
2. Sirkuit perlindungan baterai:

2. Pemantauan arus dan daya untuk pengoptimalan Sistem

1. Pengukuran baterai
2. Konsumsi daya sistem
3. Power steering

3. Pengukuran arus untuk sirkuit loop tertutup

1. Aplikasi penggerak motor:
2. Pengonversi DC / DC

Di bawah ini adalah ikhtisar tingkat tinggi dari berbagai solusi dari TI untuk aplikasi penginderaan saat ini. Sumbu Y adalah tegangan mode umum dari rel yang digunakan untuk merasakan arus dan sumbu X adalah amplitudo aktual dari arus yang sedang diukur.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, arus dapat dirasakan melalui tegangan melintasi resistansi shunt kecil atau dapat diukur dengan mengukur medan magnet yang dihasilkan oleh arus saat mengalir melalui konduktor. Di Ti kami memberikan solusi untuk mengukur arus menggunakan kedua metode yang disebutkan di atas.

Daftar solusi yang tersedia dari TI untuk aplikasi penginderaan saat ini dapat dilihat di bawah ini:

Mari kita lihat masing-masing kasus penggunaan sensor arus secara lebih mendalam dan lihat beberapa solusi yang sesuai yang tersedia dari TI untuk hal yang sama.

1. Perlindungan arus berlebih waktu nyata

Kasus penggunaan ini umumnya terlihat pada EV dari segi keamanan. Karena baterai dapat mengeluarkan arus dalam jumlah besar selama terjadinya gangguan, memiliki sirkuit pemantauan gangguan secara real time menjadi sangat penting. Kecepatan dan keakuratan sirkuit semacam itu adalah gambaran manfaat penguat rasa saat ini. Dalam beberapa kesempatan karena UC memiliki bandwidth terbatas, pengambilan sampel nilai arus analog - mengubahnya menjadi nilai digital diikuti dengan perbandingan nilai digital untuk mendeteksi arus lebih menyebabkan penundaan yang sangat besar dalam sirkuit perlindungan. Untuk mengatasi masalah ini TI telah datang dengan penguat rasa saat ini dengan komparator terintegrasi yang ambang batasnya dapat diatur dan dapat langsung dimasukkan ke pin interupsi UC yang menyebabkan pengurangan besar dalam kelebihan beban UC.

Beberapa solusi dari TI untuk proteksi arus berlebih adalah:

Contoh yang sangat baik dari kasus penggunaan ini adalah menggunakan penguat arus sebagai sekering E seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

2. Pemantauan arus dan daya untuk pengoptimalan Sistem

Pemantauan arus dan daya biasanya diterapkan dalam sistem kendaraan listrik untuk memantau konsumsi arus total dari baterai dan dengan demikian memberikan informasi waktu nyata kepada pengemudi tentang muatan yang tersisa di baterai kendaraan menggunakan algoritma seperti penghitungan coulomb. Selain kasus penggunaan di atas, pemantauan arus dalam kendaraan digunakan di berbagai subsistem seperti power steering, power window, dan area serupa. TI memiliki portofolio yang luas dalam hal pemantauan arus dan daya.

Seperti disebutkan di atas, salah satu area fokus utama adalah melihat arus yang mengalir masuk dan keluar dari unit baterai untuk menghitung coulomb dan menghitung sisa masa pakai / pengisian baterai. INA299 TI menonjol untuk aplikasi semacam itu karena tingkat integritas yang tinggi ditambah dengan presisi tinggi dan konsumsi arus diam yang rendah. Kita dapat melihat diagram blok tingkat tinggi yang khas di bawah ini dari BMS dengan INA299. Untuk lebih jelasnya dan whitepaper silahkan kunjungi ke folder produk INA299 di ti.com.

3. Pengukuran arus untuk sirkuit loop tertutup

Karena adanya beberapa voltase yang tersedia di kendaraan Listrik, orang menemukan banyak kombinasi konverter buck dan boost yang ada di pohon catu daya. Beberapa blok catu daya yang sangat menonjol dalam kendaraan listrik tipikal adalah pengisi daya terpasang, BLDC (driver motor traksi), konverter 48V ke 12V, dll. Karena loop kontrol di semua catu daya watt tinggi ini dilakukan menggunakan UC, pengukuran dengan akurasi tinggi, arus latensi rendah menjadi yang terpenting untuk mengimplementasikan loop kontrol arus puncak. Untuk aplikasi sensor arus dengan bandwidth yang sangat tinggi diperlukan untuk mengukur arus switching, arus keluaran untuk kontrol untuk mengambil tindakan cepat.Sorotan lain dari sensor arus yang digunakan dalam mengendalikan penggerak motor adalah kemampuan sensor untuk menolak gangguan mode Umum pada frekuensi tinggi (penolakan PWM).

Sebagai contoh, INA253 unggul dalam aplikasi ini dengan CMRR 93db terkemuka di industrinya bahkan @ 50khz. Di bawah ini adalah skema khas yang ditampilkan yang digunakan untuk aplikasi penginderaan arus inline

Texas Instruments menawarkan amplifier terisolasi terbaik di kelasnya dan modulator terisolasi yang membantu mencapai pengukuran arus terisolasi yang sangat akurat pada suhu ketika dipasangkan dengan shunt presisi tinggi. TI telah hadir dengan rangkaian baru penguat penginderaan arus terisolasi yang dinamai sebagai seri AMC yang membantu mengukur arus yang dirancang dengan akurasi tinggi dengan penghalang isolasi hingga nada 2kVrms.

TI memiliki koleksi pelatihan hard disk yang bagus tentang " Memulai Penguat Sensor Saat Ini " yang akan membantu para insinyur mempelajari cara memaksimalkan kinerja yang dicapai, saat mengukur arus dengan penguat sensor arus. Ini adalah rangkaian video pendek, masing-masing membahas topik yang berbeda.

Secara keseluruhan pelatihan akan dipecah menjadi Tiga Bagian

• Dasar
• Memahami Sumber Kesalahan
• Topik Lanjutan

Anda dapat mengakses semua video pelatihan TI dengan mengikuti tautan.

Tentang Penulis

Tn. Shreenidhi Patil adalah insinyur aplikasi analog di Texas Instruments yang terutama berfokus pada pengukuran Grid, pasar EV yang akan datang, dan stasiun pengisian daya EV.

Bapak Mahendra Patel memulai karirnya di industri semikonduktor dengan Texas Instruments 6 tahun yang lalu. Sebagai seorang insinyur lapangan, ia mendukung banyak pelanggan dan aplikasi di sektor otomotif. Dia suka mengerjakan desain yang berkaitan dengan kendaraan listrik dan pencahayaan otomotif.