当前位置:首页 > 汽车电子 > 汽车电子
[导读]对于混合动力汽车 (HEV) 和电动汽车 (EV),电池管理系统 (BMS) 中的配电系统可为车辆的核心功能供电,还可提供安全断开高电压或高电流事件的机制。随着对更高电压、电流、效率和可靠性的需求持续增长,配电系统的两个核心组件(高压继电器和断开保险丝)面临越来越多的设计挑战。

对于混合动力汽车 (HEV) 和电动汽车 (EV),电池管理系统 (BMS) 中的配电系统可为车辆的核心功能供电,还可提供安全断开高电压或高电流事件的机制。随着对更高电压、电流、效率和可靠性的需求持续增长,配电系统的两个核心组件(高压继电器和断开保险丝)面临越来越多的设计挑战。

在紧急情况下,不可复位的电池断开保险丝将激活,断开电池与车辆其余部分之间的连接。高压继电器(也称为接触器)会在正常运行期间连接和断开整个 HEV 或 EV 的电源线。在本文中,我们将讨论接触器和断开保险丝驱动器领域的新兴技术,这些技术有助于使 BMS 变得更加智能、安全和高效。

实现快速可靠的电池断开系统

在发生碰撞时,需要切断下游系统的电源,从而避免出现其他复杂问题或损坏。目前常用的两种解决方案是熔断型保险丝和热熔丝。熔断型保险丝会在发生过流事件的热条件下触发,这些保险丝在出厂时就已经预先设置完成。热熔丝需要电子驱动器发送信号来断开连接,主要由离散电路或传统的安全气囊电爆驱动器驱动。随着 HEV 和 EV 系统的功率越来越高,热熔丝能够提供更高的可靠性,并更快地进行部署。但是,为了实现快速反应以及驱动这些热熔丝的常用解决方案很容易变得非常复杂。还需要满足国际标准化组织 (ISO) ISO26262 的要求,增加了这些设计的复杂性。

为了实现更快响应,德州仪器 (TI) DRV3901-Q1 热熔丝驱动器采用了可以绕过串行外设接口 (SPI) 的直连 2 引脚硬件接口。DRV3901-Q1 驱动器能够与电压、电流和电阻 (UIR) 传感器配对使用,从而进一步加快部署速度。BQ79631-Q1 器件这样的 UIR 传感器可以通过硬件引脚直接与 DRV3901-Q1 驱动器进行通信,无需使用 MCU。

热熔丝较为重要的功能之一是在发生撞车或其他严重故障时,能够断开电池与系统其余部分的连接。系统设计人员必须确保能够可靠地激活热熔丝功能。DRV3901-Q1 的内置诊断功能可监测驱动器状态、热熔丝运行状况和备用电源的可用性。为了监控备用电源的可用性,需要测量储能电容器。如果电池提供的主电源不再可用,该电容器将作为热熔丝系统的备用电源。通过定期检查该电容器的放电电压,DRV3901-Q1 驱动器和 MCU 能够检测其故障,并向车辆发出警报,而不必等到需要使用时才发现无法使用。

保险丝在需要时能够起效很重要,但保险丝不会错误熔断也同样重要。DRV3901-Q1 驱动器具有集成的安全诊断功能,可防止热熔丝意外熔断。这是通过结合不同功能实现的,包括单独的高侧和低侧驱动器、用于硬件直接触发的冗余引脚以及串行外设接口上的循环冗余校验 (CRC) 保护。

改善车辆的整体配电状况

HEV 或 EV 的电源线中常见的连接方式,是将高压电池系统连接到牵引逆变器的主接触器。也可能存在其他电源轨,例如用于连接充电站与电池的交流/直流充电接触器,以及连接车内灯或加热器等其他电气负载的辅助接触器。

接触器是一种低压电磁阀,用于控制机械继电器开关,此开关能够在高压下提供高电流。为了控制功率不断增加的系统,HEV 和 EV 车辆中的接触器不断发展。接触器的低压电磁阀元件通常由称为节能器的控制电路驱动。节能器电路变得日益重要和复杂,以满足对效率、可靠性和安全性的更高要求,还有助于提高大功率条件下的电源效率。这些电路有助于降低保持接触器闭合所需的电流消耗。此节能器可以直接集成到接触器中,也可以从外部添加。在尝试实现系统级的安全目标时,需要外部节能器的接触器很容易变得非常复杂。

完全集成式高功率接触器驱动器(如 DRV3946-Q1 驱动器)可以替代复杂的节能器设计。DRV3946-Q1 驱动器可使接触器高效导通并安全关断。为了实现更高效的导通,DRV3946-Q1 驱动器具有可编程的峰值和保持电流控制功能。 可以在启动期间提供更大的电流,以便建立初始连接。建立连接后,电流可在“保持”阶段降低到较低的水平。能够对集成的峰值和保持相位进行编程,可使接触器的开关更加稳健、高效。

关闭接触器也至关重要,它能够快速断开接触器有助于防止触点焊接,并在出现故障时为车辆系统的其余部分提供第一道防线。常用解决方案利用快速放电功能实现峰值和保持电流控制,但会导致电路变得复杂。DRV3946-Q1 驱动器将这两项功能结合在单个芯片上,有助于降低系统复杂性,提高效率和安全性。

结语

提升接触器的效率和可靠性有助于增加可驾驶里程、并增强 HEV 和 EV 日常驾驶的安全性。将热熔丝驱动器集成到单芯片解决方案中,有助于针对何时断开电池连接做出更智能、更快速的决策。DRV3901-Q1 热熔丝驱动器和 DRV3946-Q1 接触器驱动器为系统设计人员提供了多种选项,可支持他们设计出更智能、更安全的车辆。


本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

【2024年6月11日,德国慕尼黑讯】英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)推出 PSoCTM 4高压精密模拟(HVPA)-144K微控制器,通过将高精度模拟和高压子系统集成到单芯片上,...

关键字: 微控制器 电池管理系统 嵌入式系统

随着电动汽车技术的飞速发展,电池管理系统(BMS)和车辆控制单元(VCU)作为电动汽车的两大核心控制单元,其性能与可靠性直接决定了电动汽车的安全性与驾驶体验。近年来,恩智浦(NXP)推出的S32K376微控制器(MCU)...

关键字: 电池管理系统 微控制器 车辆控制单元

【2024年4月16日,德国慕尼黑讯】英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)在2023年持续扩大其在汽车半导体市场的领先地位。TechInsights的最新研究显示,2023年全球汽车半...

关键字: MCU 半导体 电池管理系统

本文介绍ADI公司为开放计算项目(OCP)开放机架第3版(ORV3)备用电池单元(BBU)的电池管理系统(BMS)开发的算法。BMS是任何数据中心BBU必不可少的设备,其主要作用是通过监视和调节电池包的充电状态(SOC)...

关键字: 电池管理系统 开放计算 数据中心

电芯模拟器,作为一种先进的测试工具,在电池技术的研究、开发、生产及测试等领域扮演着至关重要的角色。它的出现极大地推动了电池技术的发展,为电池管理系统的功能验证提供了强有力的支持。本文将详细探讨电芯模拟器的作用,并深入解析...

关键字: 电芯模拟器 电池技术 电池管理系统

【2024年3月20日,德国慕尼黑讯】英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)推出OptiMOS™ 6 200 V MOSFET产品系列,使电机驱动应用取得了飞跃性的进展。这一全新产品组合...

关键字: MOSFET 半导体 电池管理系统

2024年3月6日,中国 - 意法半导体双向电流检测放大器TSC2020输入耐压100V,内部固定增益,电流检测准确度高,电路保护设计和设定增益通常无需外部组件,节省空间。目标应用包括服务器、电动工具、工业电机控制、电源...

关键字: 放大器 逆变器 电池管理系统

Bourns® SM91801AL 专为配合与 Analog Device 型号 LTC6815 系列、NXP 型号 MC33771C 系列和 Texas Instruments 型号 BQ79616 使用而开发

关键字: 电池管理系统 信号变压器

USB-C端口比之前的USB端口更加灵活,逐渐成为消费电子设备的标配。在这些设备中,更大功率和更长寿命的设备越来越受欢迎。因此,以更高的功率水平为这些设备充电的需求也随之增长。本文将介绍并联电池充电架构的基础知识和用例,...

关键字: USB-C 并联电池充电 电池管理系统

【2023 年 9 月 28 日美国德州普拉诺讯】Diodes 公司 (Diodes) (Nasdaq:DIOD)扩大符合汽车规格的低压差 (LDO) 稳压器产品组合,推出了两个产品系列。AP7583AQ 与 AP758...

关键字: 电池 电池管理系统 车载网络收发器
关闭