Đề cương
Công nghệ và kỹ thuật phải sẵn sàng ứng dụng tích hợp các tiến bộ EV (Xe điện) mới nhất để tiếp tục phát triển.
Hình 1. Số lượng trạm sạc đang tăng lên trên toàn thế giới và nhu cầu về công nghệ tiên tiến để hỗ trợ xe điện cũng tăng theo. Hình ảnh được cung cấp bởi Pixabay.
Có ba lĩnh vực cụ thể có sẵn các giải pháp sáng tạo để hỗ trợ xe điện hiệu quả, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí hơn: hệ thống giám sát pin, trạm DCFC và phương pháp đo trở kháng tốt hơn.
Hệ thống giám sát pin
Xe điện thường khiến người ta nghĩ đến ô tô và xe tải, nhưng xe hai và ba bánh phải được giải quyết — đặc biệt khi nói đến hệ thống giám sát pin (BMS) hiệu quả. BMS đo dòng điện vào và ra khỏi pin cũng như điện áp của pin để theo dõi mức sạc và hiệu suất khi sạc.
Chất lượng của BMS ảnh hưởng trực tiếp đến quãng đường mỗi lần sạc mà EV có thể mang lại, đồng thời tối đa hóa tuổi thọ tổng thể của pin và giảm chi phí sở hữu — khiến việc lựa chọn BMS trở nên quan trọng đối với các nhà sản xuất. BMS cũng là một khía cạnh quan trọng của an toàn, ngăn ngừa thương tích cho người lái xe, hành khách và thiết bị.
Hầu hết xe điện hai bánh và ba bánh (và xe bốn bánh) đều sử dụng màn hình pin được xếp chồng lên nhau trong một chuỗi xích được định cấu hình để theo dõi mọi ô trong bộ pin. Những màn hình pin như vậy phải có độ chính xác cao trong suốt thời gian sử dụng và trong một dải nhiệt độ.
Màn hình bộ pin 16 kênh ADI ADBMS6948 là một ví dụ tuyệt vời về loại BMS cần thiết và một ứng dụng điển hình được hiển thị trong Hình 2. Đây là màn hình Pin Li-ion duy nhất có tính năng phát hiện quá dòng (OC) dương tính giả bằng 0 tính năng phát hiện các sự kiện ngắn mạch và bảo vệ FET, cải thiện độ tin cậy và chi phí của hệ thống. Ngoài ra, nó sử dụng công nghệ đã được cấp bằng sáng chế giúp cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của BMS trong mọi điều kiện hoạt động.
Hình 2. Ứng dụng giám sát bộ pin 16 kênh điển hình. Hình ảnh được cung cấp bởi Analog Devices.
Ngoài ra còn có bảng đánh giá EVAL-ADBMS1818 có thể giám sát tối đa 18 ô pin nối tiếp với tổng sai số đo nhỏ hơn 3 mV. Nhiều thiết bị có thể được kết nối trong một chuỗi kết nối với một bộ xử lý máy chủ cho tất cả các thiết bị. Chuỗi kết nối này cũng có thể được vận hành hai chiều, đảm bảo tính toàn vẹn của giao tiếp ngay cả khi xảy ra lỗi dọc theo đường giao tiếp.
EV Sạc Nhanh
Khi nhu cầu sạc EV không ngừng tăng lên trên toàn thế giới và người tiêu dùng mong đợi tốc độ sạc nhanh, một thách thức lớn tồn tại: cung cấp năng lượng sạch nhất quán cho các trạm DCFC (Dòng điện một chiều, sạc nhanh).
Theo các chuyên gia, công suất đỉnh sạc mà lưới điện sẽ cần cung cấp cục bộ cho các trạm sạc nhiều cọc là hơn 1 MW. Và nhu cầu năng lượng đó có thể thay đổi không liên tục trong suốt một ngày thông thường, với các tình huống xấu nhất liên quan đến nhu cầu năng lượng sạc cao thậm chí lưới điện đang phải đối mặt với nhu cầu cao nhất.
Một cách tiếp cận được đề xuất để giảm sự phụ thuộc vào lưới điện cho các trạm DCFC liên quan đến việc triển khai các nguồn năng lượng cục bộ, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, cho ESS (Hệ thống lưu trữ năng lượng). Ý tưởng là tái sử dụng năng lượng dự trữ — ví dụ, năng lượng mặt trời có thể được tạo ra vào giữa ngày khi lưới điện phải đối mặt với nhu cầu điện năng thấp. Sau đó, năng lượng được lưu trữ đó có thể được sử dụng vào ban đêm để bù đắp cho các nhu cầu bổ sung được thực hiện trên lưới điện.
Kết hợp ESS với nguồn điện lưới có nghĩa là EV có thể mong đợi mức năng lượng khả dụng nhất quán để hỗ trợ nhu cầu sạc và tốc độ sạc nhanh, chưa kể đến lợi ích môi trường của năng lượng tái sử dụng và giảm chi phí điện năng.
Sử dụng ESS để hỗ trợ sạc nhanh cần có thiết bị giám sát pin lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như ADI LTC6813. LTC6813-1 là màn hình ngăn xếp pin đa ngăn được thiết kế để đo tối đa 18 ngăn pin nối tiếp. Tổng sai số đo của nó nhỏ hơn 2,2 mV và phù hợp với hầu hết các hóa chất của pin. Ngoài ra, nhiều thiết bị LTC6813-1 có thể được kết nối nối tiếp để tạo thành chuỗi pin dài, điện áp cao với một kết nối bộ xử lý chủ.
Hình 3. Sơ đồ khối chức năng của ADuM4136. Hình ảnh được cung cấp bởi Analog Devices.
Ngoài ESS, các hệ thống chuyển đổi năng lượng cũng được yêu cầu để đáp ứng hiệu quả nhu cầu của các trạm sạc DCFC. Các giải pháp từ ADI bao gồm trình điều khiển cổng biệt lập ADuM4136 với bộ điều khiển nguồn điện LT3999 cho các giai đoạn chuyển đổi năng lượng được thiết kế với MOSFET SiC. MOSFET SiC rất quan trọng vì chúng cho phép các kỹ sư triển khai tần số chuyển mạch cần thiết để có sự đánh đổi tốt nhất giữa chi phí thiết kế hệ thống và hiệu quả so với MOSFET dựa trên Si tương đương.
Quang phổ trở kháng điện hóa
Trở kháng theo dõi là điều cần thiết để hỗ trợ khả năng năng lượng tối đa của hệ thống pin Lithium-ion: một ví dụ khác về công nghệ cần thiết để hỗ trợ tương lai của xe điện là khả năng đo trở kháng của bộ pin EV dựa trên DCFC. Một cách để làm điều này là thông qua quang phổ trở kháng điện hóa (EIS), một phép đo tham số không phá hủy được sử dụng để đo hoạt động của pin.
Một cách tiếp cận tuyệt vời khác để triển khai EIS là cung cấp cả chức năng chiết áp và EIS trên một chip đơn lẻ như một phần của giao diện người dùng trở kháng và điện hóa. Cách tiếp cận đơn chip như thế này mang lại một số lợi thế, bao gồm độ chính xác của hệ thống, tính linh hoạt về kích thước (để đo cảm biến điện hóa 2 đầu, 3 đầu và 4 đầu), giảm dấu chân và tuổi thọ hữu ích lâu hơn.
ADI 5940 cung cấp các mặt trước tương tự (AFE) có độ chính xác cao, công suất thấp cho các kỹ thuật đo lường dựa trên điện hóa, bao gồm các phép đo trở kháng, ampe kế hoặc vôn kế, tất cả đều được bao gồm trên một con chip. Mặt trước này cũng bao gồm một điều khiển tự động thông minh và đạt tiêu chuẩn AEC-Q100 cho các ứng dụng ô tô. Hình 4 minh họa sơ đồ khối đơn giản hóa của nó.
Hình 4. Sơ đồ khối đơn giản hóa của AD5940 độ chính xác cao, công suất thấp AFE. Hình ảnh được cung cấp từ Analog Digital.
Kết luận
Nhu cầu về xe điện, bao gồm cả các ứng dụng hai bánh và ba bánh, đang tăng lên gấp bội. Do đó, các kỹ sư ô tô thấy mình bị áp lực trong việc tìm giải pháp hỗ trợ giám sát pin, sạc nhanh và đo trở kháng. Các kỹ sư tại Analog Digital hiểu được những tất yếu trên và họ sẽ cung cấp các giải pháp để hỗ trợ những nhu cầu này, bao gồm bảng đánh giá giám sát pin hỗ trợ tới 18 tế bào pin được kết nối theo sê-ri, MOSFET dựa trên SiC để hỗ trợ các trạm DCFC với ESS, và các mặt trước trở kháng và điện hóa trên một con chip duy nhất.
Liên hệ với họ ngay hôm nay để tìm hiểu thêm về các sản phẩm EV mà Analog Digital cung cấp.
Email: sales.equiry@excelpoint.com.sg
Excelpoint LinkedIn
