Гибридный транспорт - система управления батареи (BMS)

Базовый проект PMP10654 представляет собой обратноходовой модуль питания с двумя изолированными выходами для генерирования шин напряжения смещения для одного IGBT-драйвера. Данные две шины напряжения служат в качестве положительного и отрицательного напряжений смещения для драйвера затвора IGBT в составе драйвера двигателя для применения в электромобилях/ гибридных электромобилях, а также для промышленных применений.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Два изолированных выхода с напряжениями +15 В/ -9 В и током 200 мА, мощность 4,8 Вт, идеальный источник напряжений смещения для одного драйвера затвора IGBT
• Миниатюрный дизайн модуля питания, стандартный DIP-корпус
• Коэффициент перекрёстной стабилизации +/-5%, максимальный КПД 87%
• Диапазон входного напряжения от 8 В до 20 В, что подходит для систем питания от батареи с напряжением 12 В
• Синхронный понижающий/ изолированный понижающий регулятор напряжения LM5160 с широким диапазоном входного напряжения до 65 В и выходным током 1,5 А
• Печатная плата данного проекта была протестирована, и к ней прилагаются отчёт о результатах тестирований и файлы проекта

PMP10750 представляет собой системно оптимизированный (класс 5 по CISPR25) проект мощностью 20 Вт для преобразователя, входящего в систему ADAS, с автомобильными системами защиты.

Данный проект имеет различные системы защиты, такие как сброс нагрузки генератора через TVS-диод (импульсное тестирование ISO), защиту от включения с обратной полярностью (инновационный умный диод с очень низким потребляемым током), отключение батареи при повышенном напряжении (P-канальный полевой транзистор), а также он оптимизирован с точки зрения электромагнитных помех, чтобы удовлетворять требованиям по наведённым электромагнитным помехам устройств класса 5 по CISPR25.
Диапазон входного напряжения – от 4,5 В до 30 В, уровень повышенного напряжения установлен на 20 В, таким образом проект может работать в условиях входного напяжения с широким диапазоном.

LM74610 используется для защиты батареи от включения с обратной полярностью благодаря использованию схемы с накачкой заряда для управления N-канальным полевым транзистором с целью создания сопротивления току. LM53603Q1 используется в качестве аппаратного понижающего DC/DC-преобразователя с частотой переключения 2,2 МГц, синхронным выпрямлением и широким диапазоном входного напряжения (справляется с импульсами до 42 В).

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.      

• Разработан для широкого диапазона входного напряжения и работы системы «старт-стоп»
• Успешно проходит импульсное тестирование ISO и удовлетворяет требованиям по наведённым помехам устройств класса 5 по CISPR, а также проходит тесты как в AM-, так и в FV-диапазоне радиочастот
• Частота переключения всех устройств 2,1 МГц (для избегания частот AM-диапазона)
• Защита от включения с обратной полярностью с использованием умного диода
• Защита от обрыва цепи и повышенного напряжения с использованием полевого транзистора
• Секвенсирование питания при его включении и отключении с использованием интегрированного секвенсора

Данный проект представляет собой чипсет с активной балансировкой ячеек для использования в крупногабаритных литий-ионных батареях, который осуществляет мониторинг, балансировку и передачу данных. Благодаря прецизионной и надёжной активной балансировке ячеек данная система управления зарядом батареи с активной балансировкой ячеек имеет возможность двунаправленной передачи энергии между любыми ячейками. Каждый модуль EM1401EVM способен поддерживать от 6 до 14 ячеек (максимальное напряжение – 60 В) литий-ионной батареи. Имеется возможность объединения модулей EM1401EVM до напряжения 1300 В. Система осуществляет быструю балансировку ячеек, диагностику, а также передачу данных от модулей к контроллеру. Также в проект входит независимая схема защиты.

Данный проект способен точно измерять ток в диапазоне до 30 А на шине синфазного напряжения в диапазоне до 36 В при температуре в диапазоне от -40°C до +85°C. Проект способен измерять ток в диапазоне от 0 А до 30 А относительно земли или в диапазоне от -30 А до 0 А при опорном напряжении 16 В. В проекте суммируются выходы двух INA250A2 и генерируется выходное напряжение относительно земли. INA250 представляет собой семейство токоизмерительных усилителей с выходом по напряжению, в которые интегрирован внутренний шунтирующий резистор для высокоточных измерений тока.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Компактная плата с хорошими тепловыми свойствами
• Непрерывное измерение тока в диапазоне до 30 А с использованием параллельно включённых интегрированных шунтирующих токоизмерительных усилителей
• Возможность конфигурирования под измерение только положительного, только отрицательного или двунаправленного тока
• Данный проект измерительной схемы был протестирован и включает в себя документацию, тестовые данные и файлы печатной платы

TIDA-00653 представляет собой базовый проект неизолированного двунаправленного преобразователя напряжения 48 В – 12 В с цифровым контроллером питания UCD3138 для применения с батареями с напряжением 48 В. Данный проект имеет гибкую возможность работы как в переходном режиме с переключением при нулевом напряжении (ZVS) для оптимизации КПД при небольших нагрузках, так и в режиме переключения при ненулевом напряжении для простоты дизайна системы. Данный двунаправленный преобразователь имеет автоматический пропуск фаз, смещение для небольших нагрузок, а также адаптивную оптимизацию времени простоя для увеличения КПД до уровня свыше 96%. Благодаря значительному увеличению КПД уменьшены тепловые потери, и в случае применения в автомобиле не требуется воздушное или жидкостное охлаждение. Кроме того, использование контроллера частоты UCD3138 и аппаратного конечного автомата обеспечивает малые габариты и освобождает центральный процессор системы от выполнения других функций, как, например, управление батареей.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Переходный режим работы с переключением при нулевом напряжении (ZVS) для оптимизации КПД при небольших нагрузках
• Практически нулевая задержка включения запасной батареи (менее 9 мкс) для недопущения потери питания в ваших приложениях
• КПД 96% в широком ряду условий эксплуатаций для наибольшей на рынке длительности работы батареи
•  Уменьшенный объём фильтра электромагнитных помех для компактности проекта

Монитор и защитное устройство с возможностью расширения для использования с литий-ионными батареями большого размера с функциями мониторинга, балансирования и связи. Каждый модуль bq76PL455A-Q1 EVM может работать с литий-ионными батареями с количеством ячеек от 8 до 16 (минимум 12 В). Возможно объединить до 16 модулей bq76PL455A-Q1 EVM. Система позволяет осуществлять быстрое балансирование ячеек, диагностирование и связь между модулем и контроллером. Также в систему интегрирована независимая схема защиты. 

• Мониторинг и защита высокой точности
• Разработано для достижения высокой надёжности системы
• Расширяемый изолированный дифференциальный UART со скоростью передачи данных 1 Мбит/с
• Проходит испытание инжекцией объёмного тока (BCI)
• Позволяет добиться высокого уровня функциональной безопасности
• Поддерживает детектирование разомкнутой цепи

Предохранители используются в различной продукции для защиты от скачков тока и повреждений, вызванных перегрузкой. Обычные предохранители, используемые в автомобильной промышленности, характеризуется низкой точностью и большим временем срабатывания. TIDA-00795 - базовый проект прецизионного электронного предохранителя для автомобильной промышленности, представляет собой замену традиционным предохранителям, имея более высокую точность, а также другие особенности, не характерные для традиционных предохранителей. Данный базовый проект электронного предохранителя может быть использован в качестве строительного блока для реализации мультиканального устройства с электронными предохранителями. Его также можно применить в модуле управления кузовом и в электронном блоке управления.

В решении высокоточного активного балансирования на 16 батарейных ячеек для электромобилей или гибридных электромобилей используется самое современное устройство мониторинга и защиты автомобильных батарей BQ76PL455A-Q1. Это высококлассное решение управления сборками батарей большой ёмкости стало возможным благодаря комбинации высокой интеграции и точности BQ76PL455A-Q1 с двунаправленным DC-DC балансером ячеек. Это позволяет зарядить или разрядить любую из 16 батарей током до 5 А, а также объединять модули с суммарным напряжением до 1300 В.

Базовый проект TIDA-00821 представляет собой монитор и защитное устройство с функцией наращивания для использования в крупногабаритных литий-ионных батареях с несколькими ячейками, которое осуществляет мониторинг, балансировку и организацию связи. Каждый отладочный модуль bq76PL536A-Q1 способен работать с литий-ионными батареями с количеством ячеек от 3 до 6. Возможно объединить до 32 отладочных модулей bq76PL536A-Q1. Система позволяет производить быструю балансировку ячеек, диагностику, а также организовать связь между модулем и контроллером. Также имеется независимая цепь защиты.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Вспомогательный обратноходовый преобразователь, вход от 40 В до 1 кВ, выход 15 В, выходная мощность до 60 Вт.
• Регулируемый выход 15 В с активной цепью запуска для снижения потребления мощности в режиме ожидания.
• Возможность дорабтки схемы для повышения уровня входного напряжения и увеличения выходной мощности для более полного использования возможностей SiC MOSFET.
• Два варианта преобразователя. с обратной связью PSR и с оптопарой на плате.
• Контроллера с постоянной частотой переключения с максимальной частотой 1 МГц и диапазоном рабочего цикла от 0% до 96%.

• Высокая эффективность, КПД более 95%
• Частота преобразования 250 кГц, что позволяет применять менее габаритные компоненты и уменьшить габариты печатной платы
• Для разных приложений реализовано три режима контроля:
  1. контроль выходного напряжения
  2. контроль MPPT (контроль входного тока)
  3. контроль обратного напряжения
• Решение включает в себя программное обеспечение Software Frequency Response Analyzer (SFRA) для измерения частоты и стабильности работы преобразователя
• Контроль и управление реализованы на микроконтроллере C2000™ Piccolo™ TMS320F28035
• Данное решение включает в себя руководство пользователя, ПО для управления, ПО Software Frequency Response Analyzer (SFRA) с графическим интерфейсом, схемы, файлы печатной платы и перечень компонентов

Примечание: программное обеспечение для этой платы входит в состав controlSUITE™ для микроконтроллеров C2000. СкачатьcontrolSUITE можноздесь: http://www.ti.com/tool/controlsuite. После установки перейдите в пункт "Bi-Directional Non-Isolated Buck Boost Converter" в Development Tools -> Digital Power.

• Диагностические функции МК TMS570LS0432 позволяют отслеживать и сообщать о статусе TMS570LS0432 в процессе работы
• МК TMS570LS0432 конфигурирует BQ76PL455A для мониторинга напряжений ячеек и проверки статуса BQ76PL455A в процессе работы
• МК TMS570LS0432 анализирует данные со всех ячеек и генерирует команды для их активной балансировки
• МК TMS570LS0432 посылает на EMB1402 команды балансировки ячеек батареи и отслеживания статуса EMB1428 и EMB1499 в процессе работы
• МК TMS570LS0432 обменивается данными с головным ПК посредством интерфейса UART, эмулируемого модулем NHET, для отображения статуса и управления процессом балансировки в процессе работы

Данный испытанный дизайн TI включает в себя теоретический материал, анализ подбора компонентов, симуляции TINA-TI, средства для проверок и измерений, файлы Altium, а также трассировку платы для применения в системах мониторинга автомобильных АКБ. В проекте использован ADS7950-Q1 - 12-битный 4-канальный SAR-АЦП со скоростью преобразования 1 MSPS, удовлетворяющий требованиям стандарта автомобильной промышленности AEC-Q100, а также применён гальванически развязанный дизайн аппаратного обеспечения системы.

Дизайн изолированного входа с 4-проводными шунтами хорошо подойдёт для применений, где используются высоко- и низковольтные автомобильные АКБ. Он способен отслеживать ток от -5 до +5 А и очень высокие напряжения (до 750 В) в АКБ.

Симуляции входов и опорного напряжения TINA подтверждают верность выбора решения дизайна и компонентов, а полученные результаты свидетельствуют о высоких характеристиках данного прецизионного проекта.

• Изолированное измерение тока (двунаправленный): от -5 до +5 А
• Точное измерение тока (после калибровки): < 0,05% во всём диапазоне измерений
• Измерение очень высокого напряжения батареи: до 750 В постоянного тока
• Точность измерения высокого напряжения (без калибровки): < 0,05% во всём диапазоне измерений
• Графический интерфейс пользователя для полного анализа функционировая данного изолированного прецизионного проекта