1.前言
最近手上新项目,需要一款电车的电池监控芯片 最后选型了一款SPI 输出电流/电压/功率/能量/充电监控器芯片INA229-Q1
芯片内设有20位Δ-Σ ADC, 专门设计用于电流检测应用 可以最大限度地提高电池管理系统(BMS)的效率
功能框图如下:
2.测试原理分析 2.1 电流测量
在48V BMS中进行的电流测量 们从看图1来分析BMS中当前测量发生的位置开始
图1:简化的汽车BMS电流测量位置,标识为堆栈顶部或堆栈底部
如图1所示, 两个最常见的位置要么是堆栈的顶部或堆栈的底部。 对于大多数48V BMS, 实现堆栈顶部位置可以检测到更多潜在的故障条件。
许多BMS将实施两种测量方法,以实现其功能安全目标。
其中一个必须是高精度的,以监测电池的充电状态。 第二个测量不需要这样的精度——它只是为了进行比较,以确保主要测量在正确的范围内。
二次测量通常在一次测量的相反位置(堆栈底部), 因此使用完全不同的并联电阻。 或者,使用诸如磁电流传感器的不同技术可以提供功能性安全冗余路径。 两种操作模式决定了该范围的高端:电池充电和牵引电机运行。
这两种用例中的任何一种都可能看到高达1000A的电流。 48-V电池的快速充电将需要这种水平的高电流, 以最大限度地减少充电时间, 而在最大扭矩下的牵引电机可能需要支持1000-a的峰值电流能力。 2.2 双向电流测量
这两个用例还强调了双向电流测量的需要,如图2所示。
图2:汽车BMS电流测量有外源和下沉电流要求
在充电时,电池将从车载充电系统产生下沉电流, 并在车辆运动时向牵引逆变器提供电流。
在当前使用频谱的另一端,将是100毫安的车辆关机操作范围, 如远程启动监控、无钥匙进入或系统固件更新。
第一步是确定测量最大电流水平所需的分流电阻值。 除了最大电流电平外,您还需要测量设备的全面输入来进行此计算。
对于双向模拟输出装置,电源电压、对电源的摆动和参考电压(即在输入为零时设置输出电平的电压)将确定最大输出摆动;最大输出摆动除以增益将确定全方位输入范围。
对于数字设备,数据表通常定义全尺寸输入。 然后,只需使用方程1和2将全比例的输入值除以最大电流,以确定最大并联电阻值。
模拟输出:
实际分流电阻值应小于计算的值,以确保避免系统公差引起的饱和。 一旦选择了分流电阻器值, 要考虑的下一项是在实现中可以接受什么级别的错误。 方程3是用于计算误差的平方根(RSS)方程,因为在统计上, 所有误差不可能同时是最坏的:
3. 测试结果
需要±1000-A功能的48V汽车BMS应用程序的最大分流值和误差预期计算
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