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德州仪器:HEV/EV电池办理体系简介

2025China.cn   >2019年05月17日

  电池组是由多个电池(通常是纯电动汽车中的锂离子电池)构成的阵列,可发生高达数百伏的电压。电池组的电压取决于电动汽车的体系必要。

  体系的第二个构成部分是逆变器。电动汽车采纳的换牵引电机可在汽车完全停止状况供给加快度,而且非常靠得住。电池组的电压为直流 (DC),颠末过程逆变器转换成换 (AC)(通常为三相)。与电压一样,相数取决于体系必要和所用电机的范例,但通常为三相。

  所用的电机通常为感应电动机,需应用交换电压。此类电机常用于电动汽车,因为它咱咱们子谇动、机能靠得住且具有本钱效益。电机的外层组件是定子,上面缠绕着三个线圈。内层通常是由铜条或铝条构成的转子。

  如图所示,电动汽车 (EV) 的基本传动体系由三个别系模块构成。

  电动汽车传动链的简略流程 – 电池办理体系(BMS)到逆变器,然后到三相交换电机

  对付与电池组和办理电荷状况相干的注意事项:因为电池组由多个电池串联而成,其有用应用机能基于最薄弱的单个电池。电池的电量存在差异是因为制作过程中的化学失衡,在电池组中的地位(热量变更)和应用或寿命相干的改变。

  电池电压之间的差异指示体系层面电池的失衡。构成这种差异的原因至今仍在研究傍边。充足了解这一点是非常重要的,因为它影响着电池组在电力输入方面的持续光阴,和每个单体电池的可用寿命和电池组的应用寿命。

  必要考虑的最重要参数之一是电荷状况。因为各个单体电池的电量分歧,因此咱咱咱们以百分比来反映电池之间的电量不均衡环境。如果一个电池的电荷状况为94%,另外一个电池的电荷状况为88%,则两者的电量存在6%的不均衡。别的,每个电池也有分歧的电压,称为开路电压 (OCV),这是化学电荷状况。

  电池组面对的挑衅是在汲取电流时,并非每个电池都邑以相同的速率丧失电量。因此,即使电池串联衔接,放电率也会以分歧的速率发生。因为一些电池的接收量低于其余电池,因此它咱咱们收受接收和接收电量的能力将跟着光阴而改变。其余条件(包含温度)则会加快该轮回。正如前文提到的那样,一些电池单位可能会因其定位或地位靠近散热元件而变得更热。

  电池故障的重要原因是电池完全崩溃,这将影响电池电压,因为电池基本上只是一个低落电压的电阻。防止这种环境的一种办法是颠末过程电池均衡,电池均衡是办理如何使每个单体电池充斥电的过程。有几种技术可以或许或许实现电池均衡;最简略的办法是在每个单体电池上并联一个电阻和一个金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET),颠末过程监视电压的比较器监测各单体电池的电压,并应用简略的算法开启 MOSFET 为电池分流。这种办法的缺点是旁路能源浪费。

  另外一种技术被称为电荷转移,它不应用电阻器,单体电池之间只衔接一个电容器。这种技术不会构成旁路能源浪费,但它更复杂,因为您必要在更宽距离上衔接电池,而不是绕过每个单体电池。

  电动汽车中应用的技术通常是电感式充电,此中变压器衔接不均衡的单体电池,因为它是较高功率的体系。电路设计趋于大型,这必要设计包含更大的面积以顺应履行解决计划所需的电路数目。

  统统这些均衡都基于对单电池特征和化学的普遍研究,由应用 MATLAB 等对象运行它咱咱们的电子表格和数学公式来表示。微处理器在体系中起到确保正确履行统统均衡的重要感化。为了给微处理器供电,DC/DC 转换器间接衔接到电池组,并根据体系设计供给 48V 或 12V 输入,为体系供电。TI有两个可以或许或许为微处理器供电的设备;两者都可以或许或许承受苛刻条件下的瞬态特性和宽电压规模。

  LM5165-Q1 是一款 3V 至 65V,超低输入同步降压转换器,可在宽输入电压和负载电流规模内供给高效力。该器件具有集成的高端和低端功率 MOSFET,可以或许或许以 3.3V 或 5V 的固定输入电压或可调输入电压的条件下,供给高达 150mA 的输入电流。该转换器设计旨在简化计划,同时优化诸如电池办理体系等应用机能。在工作温度高达150°C 结温 (Tj) 时,该器件可以或许或许承受电动汽车中的高工作温度规模。

  LM46000-Q1 SIMPLE SWITCHER? 稳压器是一款同步降压型 DC/DC 转换器,可以或许或许在 3.5V 至60V 的输入电压规模内驱动高达 500mA 的负载电流。当您必要体系的高输入电压或更大电流时,LM46000-Q1 以极小的解决计划尺寸,供给精彩的效力、输入精度和压降电压。

  有很多办法可以或许办理电池组中锂离子电池的均衡,但设计外面取决于很多因素,如本钱、尺寸、热特性及精度请求。在实现之前,必要将统统上述因素纳入设计战略的考虑规模。了解无关相符严厉汽车和体系请求的TI产品的更多信息,并检查 HEV 高单体电池数目电池组的体系框图。

标签:德州仪器 HEV EV电池办理体系 我要反馈 
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