Foinse: electronicsdesign.com
Ailtireacht an Chórais Bainistíochta Ceallraí
De ghnáth is éard atá i gcóras bainistíochta ceallraí (BMS) roinnt blocanna feidhmiúla, lena n-áirítear tarchuradóirí éifeacht páirce scoite (FETanna), monatóir tomhsaire breosla, monatóir voltais cille, cothromaíocht voltas cille, clog fíor-ama, monatóirí teochta, agus a meaisín stáit(Fíor 1). Tá cineálacha éagsúla ICanna BMS ar fáil.
Tá éagsúlacht mhór i ngrúpáil na mbloic fheidhmiúla ó cheann tosaigh analógach simplí, mar shampla TheISL94208 a thairgeann cothromú agus monatóireacht agus teastaíonn micrea-rialtóir, go réiteach comhtháite neamhspleách a ritheann go neamhspleách (m.sh., theISL94203). Anois déanaimis scrúdú ar an gcuspóir agus ar an teicneolaíocht atá taobh thiar de gach bloc, chomh maith le buntáistí agus míbhuntáistí gach teicneolaíochta.
FETanna Cutoff agus Tiománaí FET
Tá bloc feidhmiúil tiománaí FET freagrach as nasc agus aonrú an phacáiste ceallraí idir an t-ualach agus an luchtaire. Tá iompar an tiománaí FET bunaithe ar thomhais ó voltais ceall-cheall, tomhais reatha, agus ciorcadóireacht braite fíor-ama. Léiríonn Figiúr 2 dhá chineál éagsúla nasc FET idir an t-ualach agus an luchtaire, agus an pacáiste ceallraí.
Éilíonn Fíor 2A an líon is lú nasc leis an bpacáiste ceallraí agus cuireann sé srian ar mhodhanna oibríochta an phacáiste ceallraí chun muirearú, urscaoileadh nó codladh. Is é an treo sreafa reatha agus iompar tástála fíor-ama ar leith a chinneann staid na feiste.
2. Taispeántar schematics FET scoite le haghaidh nasc aonair idir an t-ualach agus an luchtaire (A), agus nasc dhá chríochfort a cheadaíonn muirearú agus urscaoileadh comhuaineach (B).
Mar shampla, tá monatóir cainéil (CHMON) ag an ISL94203 a dhéanann monatóireacht ar an voltas ar thaobh na láimhe deise de na FETanna scoite. Má tá luchtaire ceangailte agus an pacáiste ceallraí scoite uaidh, cuirfidh an sruth a instealladh i dtreo an phacáiste ceallraí faoi deara go n-ardóidh an voltas go voltas soláthair uasta an charger. Déantar an leibhéal voltais ag CHMON a thrapáil, rud a chuireann in iúl don fheiste BMS go bhfuil luchtaire i láthair. Chun nasc ualaigh a chinneadh, déantar sruth a instealladh isteach san ualach chun a fháil amach an bhfuil ualach i láthair. Mura n-ardóidh an voltas ag an mbiorán go mór agus an sruth á instealladh, socraíonn an toradh go bhfuil ualach i láthair. Ansin casann DFET an tiománaí FET air. Ligeann an scéim cheangail i bhFíor 2B don phacáiste ceallraí oibriú agus é ag muirearú.
Is féidir tiománaithe FET a dhearadh chun nascadh leis an taobh ard nó íseal de phacáiste ceallraí. Éilíonn nasc ard-taobh tiománaí caidéil muirir chun na FETanna NMOS a ghníomhachtú. Nuair a bhíonn tiománaí ard-taobh á úsáid agat, ceadaíonn sé tagairt láidir talún don chuid eile den chiorcadacht. Faightear naisc tiománaí FET le taobh íseal i roinnt réiteach comhtháite chun costas a laghdú, toisc nach bhfuil caidéal muirir de dhíth orthu. Ní theastaíonn gairis ardvoltais uathu freisin, a itheann limistéar bás níos mó. Snámhann nasc talún an phacáiste ceallraí trí úsáid a bhaint as na FETanna scoite ar an taobh íseal, rud a fhágann go bhfuil sé níos so-ghabhálaí torann a instealladh isteach sa tomhas. Bíonn tionchar aige seo ar fheidhmíocht roinnt ICanna.
Tomhsaire Breosla / Tomhais Reatha
Coinníonn an bloc feidhmiúil tomhsaire breosla rian ar an muirear ag dul isteach agus amach as an bpacáiste ceallraí. Is é an muirear táirge reatha agus ama. Is féidir roinnt teicnící éagsúla a úsáid agus tomhsaire breosla á dhearadh.
Is modh tomhais srutha amháin é aimplitheoir ciall reatha agus MCU le tiontaire analógach go digiteach le réiteach íseal (ADC). Déanann an aimplitheoir ciall reatha, a oibríonn i dtimpeallachtaí mód coitianta, an comhartha a aimpliú, ag ligean tomhais ardtaifigh. Íobairtíonn an teicníc dearaidh seo raon dinimiciúil, áfach.
Úsáideann teicnící eile ADC ardtaifigh, nó IC costasach tomhsaire breosla. Cinneann tomhaltas reatha an iompair ualaigh in aghaidh an ama an cineál is fearr de dhearadh tomhsaire breosla.
Is é an réiteach is cruinne agus is costéifeachtaí ná an voltas a thomhas thar fhriotóir braite ag baint úsáide as ADC 16-giotán nó níos airde le fritháireamh íseal agus rátáil ardmhód coitianta. Tairgeann ADC ardtaifigh raon mór dinimiciúil ar chostas luais. Má tá an ceallraí ceangailte le hualach earráideach, cosúil le feithicil leictreach, d’fhéadfadh go gcaillfeadh an ADC mall spící srutha ardmhéide agus ardmhinicíochta a sheachadtar ar an ualach.
Maidir le hualaí earráideacha, b’fhéidir go mbeadh sé níos inmhianaithe ADC clár comhleanúnach-thart (SAR) le ceann tosaigh aimplitheoir ciall reatha, b’fhéidir. Bíonn tionchar ag aon earráid fhritháireamh ar an earráid fhoriomlán i méid an mhuirir cheallraí. Cuirfidh earráidí tomhais le himeacht ama earráidí suntasacha i bpacáiste ceallraí stádas muirir. Is leor fritháireamh tomhais de 50 µV nó níos lú le taifeach 16-giotán agus an muirear á thomhas.
Voltas Cill agus Saol na Ceallraí a Uasmhéadú
Tá sé riachtanach monatóireacht a dhéanamh ar voltas cille gach cille i bpacáiste ceallraí chun a sláinte iomlán a chinneadh. Tá fuinneog voltais oibriúcháin ag gach cealla inar cheart muirearú / urscaoileadh a dhéanamh chun oibriú ceart agus saol ceallraí a chinntiú. Má tá feidhmchlár ag úsáid ceallraí le ceimic litiam, is gnách go mbíonn an voltas oibriúcháin idir 2.5 agus 4.2 V. Tá an raon voltais ag brath ar cheimic. Laghdaíonn oibriú na ceallraí lasmuigh den raon voltais saolré na cille go suntasach agus féadann sí a bheith neamhúsáideach.
Tá cealla ceangailte i sraith agus comhthreomhar le pacáiste ceallraí a dhéanamh. Méadaíonn nasc comhthreomhar tiomántán reatha an phacáiste ceallraí, agus méadaíonn nasc sraithe an voltas foriomlán. Tá dáileadh ag feidhmíocht cille: Ag an am céanna nialas, tá rátaí luchtaithe agus urscaoilte na cille pacáiste ceallraí mar an gcéanna. De réir mar a théann gach cill timpeall idir muirear agus urscaoileadh, athraíonn rátaí luchtaithe agus urscaoilte gach cille. Dáileann sé seo leathadh ar fud pacáiste ceallraí.
Bealach simplí chun a fháil amach an ngearrtar pacáiste ceallraí ná monatóireacht a dhéanamh ar voltas gach cille go leibhéal voltais socraithe. Gabhann an chéad voltas cille chun an teorainn voltais a bhaint amach an teorainn a ghearrtar ar phacáiste ceallraí. Mar thoradh ar phacáiste ceallraí cille níos laige ná an meán, sroicheann an cill is laige an teorainn ar dtús, ag coinneáil an chuid eile de na cealla ó mhuirearú go hiomlán.
Ní dhéanann scéim muirir, mar a thuairiscítear, an pacáiste ceallraí a uasmhéadú AR am in aghaidh an mhuirir. Laghdaíonn an scéim muirir saolré an phacáiste ceallraí toisc go dteastaíonn níos mó timthriallta luchtaithe agus scaoilte uaidh. Scaoileann cill níos laige níos gasta. Tarlaíonn sé freisin ar an timthriall scaoilte; turais an chill is laige an teorainn scaoilte ar dtús, rud a fhágann go bhfuil an chuid eile de na cealla le muirear fágtha.
Tá dhá bhealach ann chun an t-am ON in aghaidh an mhuirir ar phacáiste ceallraí a fheabhsú. Is é an chéad cheann an lucht a mhoilliú go dtí an cill is laige le linn na timthrialla luchtaithe. Baintear é seo amach trí sheachbhóthar FET a nascadh le friotóir teorannaithe reatha ar fud na cille(Fíor 3 A). Tógann sé sruth ón gcill leis an sruth is airde, agus mar thoradh air sin tá muirear cille ag moilliú. Mar thoradh air sin, tá na cealla pacáiste ceallraí eile in ann teacht suas. Is é an aidhm dheiridh acmhainn luchtaithe an phacáiste ceallraí a uasmhéadú trí na cealla uile a bhaint amach ag an am céanna an teorainn luchtaithe go hiomlán.
3. Cuidíonn FETanna cothromaithe cille seachbhóthar le ráta luchtaithe cille a mhoilliú le linn na timthrialla luchtaithe (A). Úsáidtear cothromú gníomhach le linn na timthrialla scaoilte chun lucht a ghoid ó chill láidir agus an lucht a thabhairt do chill lag (B).
Is é an dara modh ná an pacáiste ceallraí ar an timthriall scaoilte a chothromú trí scéim díláithrithe muirir a chur i bhfeidhm. Baintear amach é trí chúiseamh a dhéanamh trí chúpláil ionduchtach nó stóráil capacitive ón alfa-chill agus an muirear stóráilte a instealladh isteach sa chill is laige. Moillíonn sé seo an t-am a thógann sé ar an gcill is laige an teorainn scaoilte a bhaint amach, ar a dtugtar cothromú gníomhach ar shlí eile(Fíor 3 B).
Monatóireacht Teochta
Seachadann cadhnraí an lae inniu go leor srutha agus voltas seasmhach á chothabháil acu. D’fhéadfadh riocht rith chun srutha a bheith mar thoradh air seo a fhágann go rachaidh an ceallraí trí thine. Tá na ceimiceáin a úsáidtear chun ceallraí a thógáil an-luaineach - is féidir le ceallraí a bhfuil an réad ceart orthu an ceallraí a chur trí thine. Ní le haghaidh sábháilteachta amháin a úsáidtear tomhais teochta, is féidir leo a chinneadh an bhfuil sé inmhianaithe ceallraí a mhuirearú nó a scaoileadh amach.
Déanann braiteoirí teochta monatóireacht ar gach cill d’iarratais ar an gcóras stórála fuinnimh (CSE) nó ar ghrúpáil cealla le haghaidh feidhmchlár níos lú agus níos iniompartha. Úsáidtear teirmeastair atá á gcumhachtú le tagairt voltais ADC inmheánach go coitianta chun monatóireacht a dhéanamh ar theocht gach ciorcad. Ina theannta sin, cuidíonn tagairt inmheánach voltais le míchruinneas na léitheoireachta teochta i gcoinne athruithe teochta comhshaoil a laghdú.
Meaisíní nó halgartaim stáit
Éilíonn mórchuid na gcóras BMS ar mhicrea-rialaitheoir (MCU) nó ar eagar geata in-ríomhchláraithe allamuigh (FPGA) chun faisnéis ón gciorcadóireacht braite a bhainistiú, agus ansin cinntí a dhéanamh leis an bhfaisnéis a fhaightear. I bhfeistí áirithe, mar an ISL94203, cuireann algartam atá ionchódaithe go digiteach ar chumas réiteach neamhspleách le sliseanna amháin. Tá réitigh neamhspleácha luachmhar freisin nuair a dhéantar iad a nascadh le MCU, mar is féidir meaisín stáit an standalone a úsáid chun timthriallta clog MCU agus spás cuimhne a shaoradh.
Bloic Foirgníochta BMS eile
D’fhéadfadh fíordheimhniú ceallraí, clog fíor-ama (RTC), cuimhne, agus slabhra nóiníní a bheith i mbloic feidhmiúla eile BMS. Úsáidtear an RTC agus an chuimhne le haghaidh feidhmchlár bosca dubh - úsáidtear an RTC mar stampa ama agus úsáidtear cuimhne chun sonraí a stóráil. Cuireann sé seo in iúl don úsáideoir iompar an phacáiste ceallraí roimh imeacht tubaisteach. Cuireann an bloc fíordheimhnithe ceallraí cosc ar leictreonaic BMS a bheith ceangailte le pacáiste ceallraí tríú páirtí. Úsáidtear an tagairt / rialtóir voltais chun ciorcadóireacht imeallach a chumhachtú timpeall an chórais BMS. Faoi dheireadh, úsáidtear ciorcadóireacht slabhra nóiníní chun an nasc idir gairis chruachta a shimpliú. Tagann an bloc slabhra nóiníní in ionad an ghá atá le cúplálaithe optúla nó ciorcadóireacht eile atá ag athrú leibhéal.
