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由电池和充电解决方案驱动的EV成功案例

全电动车(EV)现在可用。那么,什么让你不买?当然,答案是旅行的范围 - 即使是最好的电动汽车的范围大约200英里充满电。这大约是典型的内燃机(ICE)车辆的一半。这个限制将会推迟潜在的电动汽车买家,直到有更好的产品出现。 
更好的电池是这个问题的最终答案,但它还没有发生。目前,真正的解决方案是更多的充电站和更快更轻松的充电方法。你会很高兴知道正在取得进展,优秀的电子技术正在实现。
未来的交通已经在眼前
我们现在正在从ICE车辆发展到全电动车的道路上。在所有ICE车辆放弃道路之前将有数十年的时间,但世界正在更快地将电动汽车作为主要的交通工具。
例如,英国在2040年前已经禁止了ICE,法国将在2040年前终止ICE的销售。德国更具侵略性,并表示到2030年只有零排放汽车将被出售。中国在2020年前至少要求制造500万辆零排放汽车印度已经表示,到2030年将只有电动汽车销售。目前还没有美国的政策,但会有一个。大多数人预计美国将采取从ICE到全面EV更加保守和扩展的转变。
与此同时,混合动力汽车为电动系统的开发和测试提供了一个中间基础,这将导致完全电动汽车必杀技。总的EV状态肯定会改善环境。但是,一些预测表明,现有电网可能无法支持充电的大规模电力需求。预计需要进行广泛的电网基础设施更新。问题在于电站排放的不可避免的增加是否会抵消全电动汽车所带来的减排量?

为了实现具有优化的车辆安全目标的期望的零排放状态,平均车辆正在经历电子系统和组件数量的大量增加。现在正在推出流行的高级驾驶辅助系统(ADAS)。
混合动力汽车和全电动汽车的进一步发展表明,需要将车辆电气系统从目前的仅12 V配置升级到混合12和48 V系统。接下来是一个由200至800伏电池系统供电的完整电动汽车系统。当前主要关注四个关键目标:改进电池,加强车辆电池管理和充电系统,大力建设充电站网络,确保电网能够应对所需的潮汐电力, EV天堂。
电动汽车的智能电池管理和充电
电池是电动车唯一的动力来源。出于这个原因,必须非常谨慎地对待它。现代EV中的电池由许多串联和并联的电压单元组成,以获得所需的电压以驱动电机。电压等级在200到800V范围内。为确保电池按预期工作,电动汽车内置电池管理系统(BMS)。BMS由电池监控功能,多个电源转换级以及一个或多个智能嵌入式微控制器组成。
电池监控功能由专用IC(BMIC)执行,可监控电池中每个电池的电压。是的,每个细胞。只需要一个坏的电池就能杀死整个电池。BMIC查看每个电池的电压并检查过压或欠压情况。温度也在几个点进行监测,以发出超出范围的温度条件。所有收集到的数据然后传送到控制器,在那里计算并报告电池的状态??刂破魅缓笕范ǖ绯氐某涞缱刺?,以便它可以计算电池的当前充电水平的车辆的范围或响应电池中的缺陷。

EV电池由多个电池??樽槌?,其中一个??橛纱?或并联的多个电池组组成,以获得所需的更高电压。然后将这些??榇?或并联,以发展200-800V范围内所??需的高压(HV)。 

1.下面是TI bq76PL455A-Q1电池监视器IC的简化视图,用于观察典型EV电池??橹卸啻?6个电池单元。
图1显示了一个??榈募蚧绯丶嗖庀低?。电缆将单个电池连接到电池监视器IC???,滤波和?;さ缏吩谑淙攵颂峁?。这些输入电压被发送到一个多路复用器,将它们传送到一个模数转换器(ADC)进行数据转换。这些信号然后被发送到系统嵌入式控制器,其软件对每个单元进行评估。该控制器通常有两个处理器,一个标准RISC加上一个用于DSP的高级数学计算。
德州仪器的bq76PL455-Q1是电池监控器IC的一个例子。它可以监视多达16个电池输入,这意味着多个芯片被用来完全监视电池。每个系统使用8到12个???。过压和欠压比较器提供严重警告,并且一个14位ADC提供数据转换。  
电池监控器IC的输出通过可串联的UART串行接口传输,以提供到其他??榈牡ヒ宦肪?。BMIC通常与配备ARM RISC和32位DSP的TI C2000系列MCU搭配使用。嵌入式控制器中的软件告诉系统要做什么。任何低压电池都会被检测到,过热情况会被感测到,然后采取行动来防止火灾或其他灾难性故障。TI提供使用此IC的评估???。

向EV支持基础设施充电
新的电池技术和充电网络将最终实现零排放纯电动梦想。将有各种电动汽车充电站,包括家庭系统,工作场所设施,购物区系统和道路系统。汽车工程师协会(SAE)目前定义了三个级别的充电。这些系统是交流 - 直流电源,但容量和速度各不相同。表1总结了这些功能。请注意,级别1和2的充电电路驻留在车内。级别3的充电器电子线路位于车站内部。
关键设计目标是充电站效率。请记住,充电器将交流电源线输入转换为适合充电的直流电。一个基本要求是使用的整流器类型。这在3级充电器的设计中尤为重要。图2显示了3级充电器的简化图。三相交流输入被滤波后施加到整流器。使用称为维也纳整流器的特殊形式。这是一种采用脉宽调制(PWM)的开关型整流器。与MOSFET,GaN或SiC FET开关或IGBT搭配使用时,维也纳整流器的效率可达98%。

2. 3级EV充电器的这一概念利用三相交流输入,高效的维也纳PWM整流器以及300至800 V范围内的直流输出进行充电。
TI为使用PWM开关频率为50 kHz的维也纳整流器的三相3级充电器提供参考设计(TIDM-1000)。功率因数校正(PFC)已合并。采用208 V三相输入时,输出功率为600 V,功率可达1.2 kW。C2000系列MCU提供控制。
无线充电选项
随着电网基础设施的发展,以满足电动汽车世界的需求,无线充电能力将成为人们所希望的。您可以通过一根巨大的电缆将车辆连接到充电器,而不必通过无线充电区域进行停放并“加油”。通常将埋在地下的充电器线圈与车辆中的线圈和变压器动作(近?。┒云?,能量得到有效传递。
尽管现在电感变压器的作用很普遍,但电容式能量传输方法正在开发中。这些充电器的工作频率较高。一块电容器在车内,另一块在充电器内。相控阵电容器极板已被证明可以大大提高能量传输。
随着越来越多的电动汽车出现,无线充电将成为物理插入的主要替代方案。无线充电器将建在停车场,车库以及道路上。交叉路口的无线充电器可以在等待绿灯时提供部分充电。这项技术可以通过在道路上安装一系列线圈来扩展。当EV驱动线圈(或板)时,这样的布置将提供用于充电的连续的电力传输。


(责任编辑:ioter)

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