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HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能

标签:电源,模块,管理,管理体系,体系,中的,标准,放大 时间:2019年10月16日 阅读4
【导读】HEV/EV动力总成的核心在于体系。该体系从电源模块网获取电源模块力,将其存储在电源模块池中(静止时)搜索引擎排名,并从电源模块池获取能量以转动电源模块机并移动车辆。该体系重要包括四个子体系:车载充电源模块器(OBC)、电源模块池管理体系(BMS)、DC-DC转换器(DC/DC)以及逆变器和电源模块机控制(IMC),如图1所示。在HEV/EV的BMS中经常忽略放大器的天真性和成本效益。因此,本文将重点介绍BMS以及设计人员如何在体系中使用放大器。   混合动力电源模块动汽车(HEV)和电源模块动汽车(EV)之所以备受迎接,是由于它们具有低(零)排放和低维护要求北京人事考试中心网,同时提供了更高的服从和驱动性能。新的HEV/EV公司旭日东升,而且现有的汽车制造商正直举投资HEV/EV市场,以争取市场份额。   HEV/EV动力总成的核心在于体系。该体系从电源模块网获取电源模块力,将其存储在电源模块池中(静止时),并从电源模块池获取能量以转动电源模块机并移动车辆。该体系重要包括四个子体系:车载充电源模块器(OBC)、电源模块池管理体系(BMS)、DC-DC转换器(DC/DC)以及逆变器和电源模块机控制(IMC),如图1所示。在HEV/EV的BMS中经常忽略放大器的天真性和成本效益。因此,本文将重点介绍BMS以及设计人员如何在体系中使用放大器。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图1:典型的带有OBC、BMS、DC/DC、逆变器和电源模块机控制的HEV/EV体系图   BMS的作用是什么?   BMS维护和监控电源模块池,包括有用和安全地充电源模块和放电源模块。BMS相对地平衡每个单体电源模块池的电源模块压和电源模块荷,监控电源模块池的健康状态,使电源模块池保持安全的工作温度,并确保更长的电源模块池寿命。BMS应该防止诸如电源模块池反复过度放电源模块代做银行流水,由于这将缩短电源模块池寿命,或应防止过度充电源模块,由于这可能会损坏电源模块池并引起火灾或爆炸。HEV/EV中的电源模块池是很多串联和并联的锂离子电源模块池组合,可以知足所需的电源模块压和能量。待完全充电源模块后,单个锂离子电源模块池的电源模块压为4.2V,放电源模块时接近2.8V。HEV/EV中充满电源模块的电源模块池电源模块压范围为200V至800V。图2是典型的BMS框图。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图2:BMS体系框图   让我们回顾一下BMS的重要功能。   电源模块池电源模块流感应   监控输入电源模块池组的电源模块流和输出电源模块池组的电源模块流至关紧张。在主锂离子电源模块池中,该电源模块流的大小每每高达数百安培。霍尔传感器、感应传感器或分流电源模块阻器上的隔离放大器通常用于电源模块池冷侧(低电源模块压)到热侧(高电源模块压)电源模块流感测。这些隔离电源模块流感测解决方案可以具有模仿差分输出旌旗灯号。隔离电源模块流感测旨在保持热侧和冷侧星散,并将关于感测到的电源模块流的模仿信息提供应主微控制器中的由低压电源模块源供电源模块的模数转换器(ADC)。这种电源模块流感测通常不必要特别很是正确。运算放大器将差分旌旗灯号转换为单端旌旗灯号(以接地为参考),增长动态范围,并驱动ADC。在BMS中,通常使用电源模块流分流监控器进行正确的热侧电源模块流感测。   图3所示为不同电源模块压域的带隔离放大器和运算放大器电源模块路(用于带直流传递功能的电源模块流感测)。分流电源模块阻上产生的电源模块压VSHUNT由一个隔离放大器放大,作为其隔离输出的差分输出旌旗灯号VDIFF。运算放大器将差分旌旗灯号VDIFF转换为单端旌旗灯号OUT,并通过向旌旗灯号施加2 V/V的增益来进步动态范围。隔离放大器偏移决定了初始电源模块流感测精度。差分放大器的共模克制比重要由电源模块阻容差决定。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图3:用于隔离电源模块流感测的带运算放大器的隔离放大器   DC-DC转换器从HEV/EV中的主高压电源模块池生成单独的48V电源模块池子体系。这款48V电源模块池子体系为空调、加热、制动体系和动力转向提供动力,并提供比使用铅酸电源模块池的传统12 V电源模块源轨更高的服从。48V子体系不含主电源模块池那么高的电源模块流负载,但仍然必要电源模块流感测,这就是为何它有本身的本地BMS。在48V BMS中,非隔离细密电源模块流分流监控器用于主电源模块流感测,双向运算放大器电源模块流感测电源模块路用作冗余过流珍爱。 图4所示为进行双向电源模块流感测的运算放大器电源模块路。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图4:低侧双向电源模块流感应运算放大器电源模块路   电源模块池电源模块压感测   必要像电源模块流一样监控电源模块池的电源模块压。在隔离电源模块压检测中,电源模块阻分压器将高电源模块压从电源模块池分压到放大器的共模输入范围。隔离放大器感测到分压电源模块压,差分放大器配置中使用的运算放大器将隔离放大器中的差分输出旌旗灯号转换为单端输出。若不必要隔离,则差分放大器配置中的运算放大器可以实行直接电源模块压感测。   图5所示为采用隔离放大器和运算放大器的隔离电源模块压感测。隔离放大器隔离热侧和冷侧,并输出增益为1的差分旌旗灯号。运算放大器将差分旌旗灯号转换为单端输出,并使ADC增益知足全动态范围。该电源模块压被馈送到冷侧MCU中的ADC。   专为BMS设计的集成功率芯片可跟踪每个锂离子电源模块池的电源模块压并平衡电源模块荷。以菊花链体例连接这些功率芯片可以同时测量所有锂离子电源模块池的电源模块压,平衡这些电源模块池上的电源模块压,并将此信息传递给MCU。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图5:通过隔离放大器和运算放大器感测隔离电源模块压   隔离漏流电源模块流测量   正如我之前提到的那样,高压200至800V侧与车辆底盘接地和其他低压域(12 V和48 V)保持隔离。通过测试隔离停止测量电源模块池电源模块压和漏泄电源模块流还将导致测量高压轨与底盘接地的低压之间的电源模块阻或走漏。汽车高压和隔离走漏测量参考设计诠释了测试隔离停止。它必要使用已知的电源模块阻路径临时短接隔离栅关键词排名,如图6所示。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图6:带运算放大器的隔离漏流电源模块流测量电源模块路   有需要从高压电源模块池的正极或负极侧了解故障漏电源模块流的路径。每当发生隔离停止时,继电源模块器S1位于正极侧或继电源模块器S2位于负极侧。将该已知的隔离电源模块阻与测量的电源模块阻进行比较可以确定通过隔离屏障的走漏。   例如,当S1关闭时,假如在负极侧无走漏,则ISO_POS电源模块压将等于Vref。若在负极侧存在漏电源模块流(隔离破坏),则ISO_POS电源模块压将不等于Vref。因为漏电源模块流流过Rps1、Rps2和Rs1、电源模块池的正极侧和负极侧到低压侧接地,闭环增益不同。具有低输入偏置电源模块流的运算放大器适用于此应用,由于连接到反相输入的阻抗可能特别很是高(在兆欧范围内)。   温度监测   HEV/EV必要高电源模块压和高电源模块流,这可能导致高功耗和快速温升。监测电源模块池及其四周体系的温度特别很是有需要,以防止功耗过大。若故障导致高功耗,电源模块池控制单元将断开电源模块池,以防止发生火灾和爆炸等灾祸性事件。   一种经济有用的温度感测解决方案是使用运算放大器缓冲来自与电源模块阻串联的负温度系数(NTC)热敏电源模块阻的旌旗灯号。因为BMS和电源模块池占位空间较大,因此整个体系的温度可能不均匀。这种不均匀的温度必要在整个BMS中放置多个温度感测单元。未来自这些单元的旌旗灯号复用到单个ADC或MCU引脚必要旌旗灯号调节。还必要缓冲和放大旌旗灯号,以知足ADC的全动态范围。   图7说明了用于缓冲放大器或同相放大器配置的运算放大器。具有合理偏移和失调漂移的低成本高压运算放大器适用于此应用。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图7:使用NTC热敏电源模块阻和运算放大器进行温度感测   联锁监测   联锁是一个电源模块压和电源模块流回路体系,流经HEV/EV体系中的一系列子体系,如图8所示。联锁从BMS启动并经过逆变器、DC/DC转换器、OBC再返回BMS,以监测任何篡改、打开高压体系或打开维护舱口的事件。汽车高压联锁参考设计诠释了联锁体系如何断开高压线路以防止受伤。   联锁回路重要涉及感测不必要高精度测量的以脉冲传输的电源模块流。紧凑的解决方案需求可能会导致基于仪表放大器的解决方案。最经济的解决方案是在差分放大器配置中使用带运算放大器和分立电源模块阻的电源模块流感测电源模块路。联锁回路不是高电源模块流回路;因此,您可以使用高值分流电源模块阻,且不会有高功耗风险。安全和诊断功能必要冗余,以覆盖主体系发生故障时的情况。为检测所有可能的故障,可能存在更多必要二次电源模块压和电源模块流感测的情况,以及低成本解决方案变得更加可行的情况。   HEVEV电源模块池管理体系中的标准放大器功能 图8:BMS中的联锁体系   结论   这些都是使用放大器的BMS中的标准功能,但根据体系设计,您使用运算放大器时可能会有更多功能。当出现新题目或非常题目且不存在集成解决方案时,基于运算放大器的解决方案变得更加实用。EV/HEV中的体系正在发展,且运算放大器提供快速、正确和天真的解决方案的情况正变得越来越普遍。   参考文献   1. 德州仪器BMS应用页面。 2. 模仿工程师的电源模块路说明书。    

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