- 1. Gerçek zamanlı Aşırı akım koruması
- 2. Sistem optimizasyonu için akım ve güç izleme
- 3. Kapalı döngü devreleri için akım ölçümü
- Yazarlar Hakkında
Elektrikli araç pazarı dünya genelinde oldukça hızlı bir şekilde toparlanıyor. Tahminler, dünya genelinde karayolu üzerindeki elektrikli araç sayısının 2030 yılına kadar 125 milyona ulaşacağını gösteriyor. Elektrikli Araçlar (EV) ve Hibrit için küresel pazar. Çekiş İnvertörleri, Araç Üstü Şarj Cihazları (OBC), DC-DC dönüştürücüler ve Akü Yönetim Sistemleri (BMS) gibi HEV / EV güç aktarma sistemi alt sistemlerinde enerji akışını kontrol etmek ve verimliliği optimize etmek için, hassas ve doğru akım ölçümü gereklidir. Bu yüksek voltajlı alt sistemler, yüksek ortak mod voltajlarında büyük akımları ölçmelidir. Teknik ve yasal nedenlerle, mevcut ölçümler, zorlu otomotiv ortamlarında çok yüksek performansın yanı sıra izolasyon gerektirir.
Hindistan'daki elektrikli araçların tipik konfigürasyonları aşağıdaki gibidir:
i) 2 tekerlekli
- Pil paketi voltajı = 48V, 72V
- 1kW, 2kW Motor
ii) 3 tekerlekli
- Pil paketi voltajı = 48V, 72V
- 2kW, 4kW Motor
iii) 4 tekerlekli ve otobüs
- Pil paketi voltajı = 72V, 400V, 600V
- 20kW ila 300kW
Elektrikli bir aracı güvenli hale getirmenin temel özelliklerinden biri, verileri toplamak ve bu verilere dayanarak yerel olarak hızlı geri bildirim eylemleri gerçekleştirmektir. Güvenlik için çok önemli ve anahtar olan bu tür bir veri noktası, elektrikli bir aracın çeşitli alt sistemlerinde akan akımdır.
Bir Elektrikli Araçtaki mevcut algılamayı aşağıda gösterildiği gibi genel olarak 3 kategoriye ayırabiliriz:
1. Gerçek zamanlı Aşırı akım koruması
- Çekiş tahrikleri:
- Pil koruma devresi:
2. Sistem optimizasyonu için akım ve güç izleme
- Pil göstergesi
- Sistem güç tüketimi
- Hidrolik direksiyon
3. Kapalı döngü devreleri için akım ölçümü
- Motor sürücü uygulaması:
- DC / DC dönüştürücüler
Aşağıda, mevcut algılama uygulamaları için TI'dan farklı çözümlerin üst düzey bir özeti bulunmaktadır. Y ekseni, akımın algılandığı rayın ortak mod voltajıdır ve X ekseni, ölçülen akımın gerçek genliğidir.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi akım, küçük bir şönt direnci boyunca bir voltaj yoluyla algılanabilir veya iletken boyunca akarken akım tarafından üretilen manyetik alan ölçülerek ölçülebilir. Ti olarak, yukarıda belirtilen her iki yöntemi kullanarak akımı ölçmek için çözümler sunuyoruz.
Akım algılama uygulaması için TI'dan temin edilebilen çözümlerin bir listesi aşağıda görülebilir:
Akım sensörünün her bir kullanım örneğini biraz daha derinlemesine inceleyelim ve aynı şekilde TI'dan temin edilebilen bazı uygun çözümlere bakalım.
1. Gerçek zamanlı Aşırı akım koruması
Bu kullanım durumu genellikle bir güvenlik olasılığından bir EV'de görülür. Aküler bir arızanın meydana gelmesi sırasında büyük miktarda akımı boşaltabildiğinden, gerçek zamanlı arıza izleme devresine sahip olmak çok önemlidir. Böyle bir devrenin hızı ve doğruluğu, mevcut algılama amplifikatörünün hak ettiği değerdir. Bazı durumlarda, uC'nin sınırlı bant genişliğine sahip olması nedeniyle, analog akım değerini örneklemek - dijital bir değere dönüştürmek ve ardından aşırı akımı tespit etmek için dijital bir değer karşılaştırması yapmak, koruma devresinde büyük bir gecikmeye neden olur. Bu sorunu çözmek için TI, eşiği ayarlanabilen ve doğrudan uC'nin kesme pimine beslenebilen ve uC'nin aşırı yüklenmesinde büyük bir azalmaya neden olan entegre karşılaştırıcılara sahip akım algılama amplifikatörü geliştirdi.
Aşırı akım koruması için TI'nin sunduğu çözümlerden bazıları şunlardır:
Bu kullanım durumunun çok iyi bir örneği, aşağıda gösterildiği gibi E sigortası olarak bir akım algılama amplifikatörü kullanmaktır:
2. Sistem optimizasyonu için akım ve güç izleme
Akım ve güç izleme, genellikle aküden toplam akım tüketimini izlemek için elektrikli araç sistemlerinde uygulanır ve böylece, coulomb sayımı gibi algoritmalar kullanarak aracın aküsünde kalan şarj hakkında sürücüye gerçek zamanlı bilgi verir. Araçlarda yukarıdaki kullanım durumunun yanı sıra akım izleme, hidrolik direksiyon, elektrikli camlar ve benzeri alanlar gibi farklı alt sistemlerde kullanılır. Akım ve güç izleme söz konusu olduğunda TI geniş bir portföye sahiptir.
Yukarıda bahsedildiği gibi, odak alanlarından biri, coulombları saymak ve kalan pil ömrünü / şarjını hesaplamak için pil paketine giren ve çıkan akıma bakmaktır. TI INA299, yüksek hassasiyet ve düşük hareketsiz akım tüketimi ile birleşen yüksek seviyede bütünlük nedeniyle böyle bir uygulama için öne çıkıyor. INA299 ile bir BMS'nin altında tipik bir yüksek seviye blok diyagramı görebiliriz. Daha fazla ayrıntı ve teknik inceleme için lütfen ti.com adresindeki INA299 ürün klasörünü ziyaret edin.
3. Kapalı döngü devreleri için akım ölçümü
Elektrikli bir araçta birden fazla voltaj mevcut olduğundan, güç kaynağı ağacında çok sayıda buck ve boost dönüştürücü kombinasyonu bulunur. Tipik bir Elektrikli araçta çok öne çıkan güç kaynağı bloklarından bazıları yerleşik şarj cihazı, BLDC (çekiş motoru sürücüleri), 48V - 12V dönüştürücü vb. Yüksek doğrulukta, düşük gecikmeli akım, tepe akım kontrol döngülerini uygulamak için birincil öneme sahip hale gelir. Bu tür uygulamalar için, çok yüksek bant genişliğine sahip akım sensörü, anahtarlama akımını ölçmek için gereklidir, kontrolün hızlı eylemler gerçekleştirmesi için çıkış akımı.Motor sürücülerini kontrol etmede kullanılan bu tür akım sensörlerinin bir başka özelliği, sensörlerin yüksek frekansta (PWM reddi) Ortak mod gürültüsünü reddetme yeteneğidir.
Örnekler için INA253, 50 khz'de bile endüstri lideri 93db CMRR ile bu uygulamada üstündür. Aşağıda, hat içi akım algılama uygulaması için kullanılan tipik bir şematik gösterilmiştir.
Texas Instruments, yüksek hassasiyetli şöntlerle eşleştirildiğinde sıcaklık üzerinden çok hassas izole akım ölçümleri elde etmeye yardımcı olan sınıfının en iyisi izole amplifikatörler ve izole modülatörler sunar. TI, AMC serisi olarak adlandırılan ve 2kVrms ayarına göre bir izolasyon bariyeri ile akımı yüksek doğrulukla ölçmeye yardımcı olan yeni bir izole akım algılama amplifikatörü serisi geliştirdi.
TI, mühendislerin akım algılama amplifikatörüyle akımı ölçerken elde edilen performansı nasıl en üst düzeye çıkaracaklarını öğrenmelerine yardımcı olacak " Akım Algılayıcı Amplifikatörlerine Başlarken " konusunda iyi bir derin tahrik eğitimleri koleksiyonuna sahiptir. Bu, her biri farklı bir konuyu ele alan bir dizi kısa videodur.
Genel olarak eğitim, Üç Bölüme ayrılacaktır.
- Temeller
- Hata Kaynaklarını Anlamak
- İleri Konular
Bağlantıyı takip ederek tüm TI eğitim videolarına erişebilirsiniz.