- 1. Protección contra sobrecorriente en tiempo real
- 2. Monitoreo de corriente y energía para optimizar el sistema
- 3. Medida de corriente para circuitos de bucle cerrado
- Sobre los autores
El mercado de vehículos eléctricos se está recuperando con bastante rapidez en todo el mundo. Las estimaciones muestran que la cantidad de vehículos eléctricos en las carreteras de todo el mundo llegará a 125 millones en 2030. Mercado global de vehículos eléctricos (EV) e híbridos. Para controlar el flujo de energía y optimizar la eficiencia en los subsistemas del tren motriz HEV / EV, como los inversores de tracción, los cargadores integrados (OBC), los convertidores CC-CC y los sistemas de administración de baterías (BMS), es esencial una medición de corriente precisa y precisa. Estos subsistemas de alto voltaje necesitan medir grandes corrientes a altos voltajes de modo común. Por razones técnicas y reglamentarias, las mediciones de corriente requieren aislamiento y un rendimiento muy alto en entornos automotrices severos.
Las configuraciones típicas de vehículos eléctricos en India son las siguientes:
i) vehículo de 2 ruedas
- Voltaje de la batería = 48 V, 72 V
- Motor de 1kW, 2kW
ii) vehículo de 3 ruedas
- Voltaje de la batería = 48 V, 72 V
- Motor de 2kW, 4kW
iii) vehículo de 4 ruedas y autobús
- Voltaje de la batería = 72 V, 400 V, 600 V
- 20kW hasta 300kW
Una de las características clave para hacer que un vehículo eléctrico sea seguro es recopilar datos y tomar acciones rápidas de retroalimentación localmente basadas en estos datos. Uno de esos puntos de datos que es muy importante y clave para la seguridad es la corriente que fluye a través de varios subsistemas de un vehículo eléctrico.
Podemos dividir la detección de corriente en un vehículo eléctrico en tres categorías, como se muestra a continuación:
1. Protección contra sobrecorriente en tiempo real
- Accionamientos de tracción:
- Circuito de protección de la batería:
2. Monitoreo de corriente y energía para optimizar el sistema
- Medición de batería
- Consumo de energía del sistema
- Dirección asistida
3. Medida de corriente para circuitos de bucle cerrado
- Aplicación de accionamiento por motor:
- Convertidores DC / DC
A continuación se muestra una descripción general de alto nivel de las diferentes soluciones de TI para aplicaciones de detección actuales. El eje Y es el voltaje de modo común del riel a través del cual se detecta la corriente y el eje X es la amplitud real de la corriente que se mide.
Como se muestra en la figura anterior, la corriente se puede detectar a través de un voltaje a través de una pequeña resistencia en derivación o se puede medir midiendo el campo magnético producido por la corriente mientras fluye a través del conductor. En Ti proporcionamos soluciones para medir la corriente utilizando los dos métodos mencionados anteriormente.
A continuación se puede ver una lista de soluciones disponibles de TI para la aplicación de detección actual:
Veamos cada uno de los casos de uso del sensor de corriente con un poco más de profundidad y veamos algunas soluciones adecuadas disponibles de TI para el mismo.
1. Protección contra sobrecorriente en tiempo real
Este caso de uso generalmente se ve en un EV desde una perspectiva de seguridad. Como las baterías pueden descargar grandes cantidades de corriente durante la ocurrencia de una falla, tener un circuito de monitoreo de fallas en tiempo real se vuelve muy importante. La velocidad y la precisión de tal circuito es la figura del mérito del amplificador de detección actual. En algunas ocasiones, como el uC tiene un ancho de banda limitado, muestrear el valor de corriente analógica, convertirlo en un valor digital seguido de una comparación de valor digital para detectar sobrecorriente, provoca un gran retraso en los circuitos de protección. Para abordar este problema, TI ha creado un amplificador de detección de corriente con comparadores integrados cuyo umbral se puede establecer y se puede alimentar directamente al pin de interrupción del uC, lo que provoca una gran reducción en la sobrecarga del uC.
Algunas de las soluciones de TI para la protección contra sobrecorriente son:
Un muy buen ejemplo de este caso de uso es el uso de un amplificador de detección de corriente como fusible E, como se muestra a continuación:
2. Monitoreo de corriente y energía para optimizar el sistema
El monitoreo de corriente y potencia generalmente se implementa en los sistemas de vehículos eléctricos para monitorear el consumo total de corriente de la batería y, por lo tanto, brindar información en tiempo real al conductor sobre la carga que queda en la batería del vehículo utilizando algoritmos como el recuento de culombios. Además del caso de uso anterior, el monitoreo de corriente en vehículos se utiliza en diferentes subsistemas como la dirección asistida, las ventanas eléctricas y áreas similares. TI tiene una amplia cartera en lo que respecta al monitoreo de corriente y energía.
Como se mencionó anteriormente, una de las áreas de enfoque clave es observar la corriente que entra y sale del paquete de baterías para contar los culombios y calcular la vida / carga restante de la batería. El INA299 de TI se destaca para una aplicación de este tipo debido al alto nivel de integridad junto con la alta precisión y el bajo consumo de corriente en reposo. Podemos ver un diagrama de bloques de alto nivel típico debajo de un BMS con el INA299. Para obtener más detalles y documentos técnicos, visite la carpeta de productos de INA299 en ti.com.
3. Medida de corriente para circuitos de bucle cerrado
Debido a la presencia de múltiples voltajes disponibles en un vehículo eléctrico, uno encuentra una gran cantidad de combinaciones de convertidores reductores y elevadores presentes en el árbol de suministro de energía. Algunos de los bloques de suministro de energía más prominentes en un vehículo eléctrico típico son el cargador de a bordo, BLDC (controladores de motor de tracción), convertidor de 48 V a 12 V, etc. de alta precisión, la corriente de baja latencia se vuelve de primordial importancia para implementar lazos de control de corriente pico. Para tal aplicación, se requiere un sensor de corriente con un ancho de banda muy alto para medir la corriente de conmutación, la corriente de salida para que el control tome acciones rápidas.Otro punto a destacar de estos sensores de corriente que se utilizan para controlar los accionamientos de motores es la capacidad de los sensores para rechazar el ruido de modo común a alta frecuencia (rechazo de PWM).
Por ejemplo, INA253 sobresale en esta aplicación con su CMRR de 93db líder en la industria incluso @ 50khz. A continuación se muestra un esquema típico que se utiliza para la aplicación de detección de corriente en línea
Texas Instruments ofrece los mejores amplificadores y moduladores aislados de su clase que ayudan a lograr mediciones de corriente aisladas muy precisas sobre temperatura cuando se combinan con derivaciones de alta precisión. TI ha creado una nueva gama de amplificadores de detección de corriente aislados denominados serie AMC que ayudan al diseño a medir la corriente con alta precisión con una barrera de aislamiento de hasta 2 kVrms.
TI tiene una buena colección de capacitaciones de transmisión profunda sobre “ Introducción a los amplificadores de detección de corriente ” que ayudarán a los ingenieros a aprender cómo maximizar el rendimiento logrado al medir la corriente con un amplificador de detección de corriente. Se trata de una serie de videos cortos, cada uno de los cuales aborda un tema diferente.
En general, la formación se dividirá en tres secciones.
- Los basicos
- Comprensión de las fuentes de error
- Temas avanzados
Puede acceder a todos los videos de capacitación de TI siguiendo el enlace.
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