如何搞定汽車雙電池冗余?這款雙向DC/DC控制器值得信賴!
發(fā)布時(shí)間:2019-06-11 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】種種跡象表明,自動(dòng)駕駛汽車的革命性發(fā)展即將全面來(lái)臨。汽車公司正在與Google和Uber等科技巨頭以及知名創(chuàng)業(yè)公司合作開(kāi)發(fā)新一代自動(dòng)駕駛汽車,這些汽車技術(shù)將改變我們的城市道路和高速公路,為未來(lái)的智慧城市奠定基礎(chǔ)。他們將利用機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和云技術(shù)等加速這一發(fā)展。
更重要的是,自動(dòng)駕駛汽車將繼續(xù)推動(dòng)已經(jīng)由Uber和Lyft等共享出行服務(wù)商發(fā)起的行業(yè)變革。各類技術(shù)匯集在一起,將創(chuàng)造一個(gè)由智能無(wú)人駕駛車輛組成未來(lái)交通的世界。
最終,所有自動(dòng)駕駛汽車都將通過(guò)集成傳感器、攝像頭、雷達(dá)、高性能GPS、光探測(cè)和測(cè)距(激光雷達(dá))、人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí),以實(shí)現(xiàn)一定程度的自治。而其與安全和可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)管理和云解決方案的連接也很重要,因?yàn)樗鼈優(yōu)槭占⒐芾砗头治鰝鞲衅鲾?shù)據(jù)提供了具有彈性和高性能的基礎(chǔ)。從環(huán)境效益到安全性的提升,車聯(lián)網(wǎng)的興起都具有深遠(yuǎn)的社會(huì)影響。路上汽車的減少也意味著減少了溫室氣體排放,從而降低了能耗并改善了空氣質(zhì)量。
對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車和智能道路系統(tǒng)而言,端點(diǎn)遙測(cè)、智能軟件和云技術(shù)都是不可或缺的。自動(dòng)駕駛汽車中的車載攝像頭和各類傳感器收集大量數(shù)據(jù),同時(shí)這些數(shù)據(jù)必須得到實(shí)時(shí)的處理以使車輛行駛在正確的車道上,并安全地駛向目的地。
基于云技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)和連接也是這一系統(tǒng)的重要組成部分。自動(dòng)駕駛汽車將配備支持車輛間通信的車載系統(tǒng),允許它們從道路上的其他車輛中學(xué)習(xí),以便根據(jù)天氣變化以及路況變化(諸如彎路和路上雜物等)進(jìn)行調(diào)整。先進(jìn)的算法和深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)是確保自動(dòng)駕駛汽車能夠快速且自動(dòng)適應(yīng)各種場(chǎng)景變化的關(guān)鍵。
除特定組件(例如云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的可擴(kuò)展性和智能數(shù)據(jù)管理)之外,還需要包括供電電源在內(nèi)的關(guān)鍵系統(tǒng)的冗余。已經(jīng)發(fā)布的電池冗余解決方案,如LTC3871,可工作在兩個(gè)具有不同額定電壓的電池系統(tǒng)間,例如48V鋰離子電池和12V鉛酸電池。但是大多數(shù)現(xiàn)有的解決方案都沒(méi)能為相同電壓的電池提供冗余,例如兩個(gè)12V、24V或48V電池,至少到目前為止是這樣。
顯然,一個(gè)可以在兩個(gè)12V電池之間工作的雙向降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器是需要的。這種DC/DC轉(zhuǎn)換器可用于為其中任何一個(gè)電池充電,也可以讓兩個(gè)電池同時(shí)為同一個(gè)負(fù)載供電。此外,如果兩個(gè)電池中的任何一個(gè)發(fā)生故障,則需要能夠檢測(cè)到該故障并將其與另一個(gè)電池隔離,以便可以繼續(xù)為負(fù)載供電而不會(huì)造成中斷。ADI最近發(fā)布的LT8708雙向DC/DC控制器,可以連接兩個(gè)具有相同電壓的電池,從而解決了這一關(guān)鍵問(wèn)題。
單通道雙向控制IC解決方案
LT8708是一款效率高達(dá)98%的雙向降壓-升壓開(kāi)關(guān)電源控制器,可在兩個(gè)電壓相同的電池之間工作,非常適合用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車的電池冗余。同時(shí)它可以在輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓的的情況下工作,非常適合用于電動(dòng)和混動(dòng)汽車中常見(jiàn)的兩個(gè)12V、24 V或48V電池系統(tǒng)。LT8708工作在兩個(gè)電池系統(tǒng)之間,即便其中一個(gè)電池發(fā)生故障,也可以防止系統(tǒng)關(guān)閉。LT8708還可以用于48V/12V和48V/24V雙電池系統(tǒng)。
LT8708采用單電感,當(dāng)工作的輸入電壓范圍為2.8V至80V,輸出電壓范圍為1.3V至80V時(shí),根據(jù)所選的外圍器件和主電路相數(shù)的不同,可提供高達(dá)數(shù)千瓦的轉(zhuǎn)換功率。它簡(jiǎn)化了在對(duì) VOUT, VIN,和/或IOUT, IIN,進(jìn)行正向或反向調(diào)節(jié)時(shí),電池/電容備份系統(tǒng)的雙向功率變換。LT8708具有六種獨(dú)立的調(diào)節(jié)模式,可適用于多種不同的應(yīng)用。
LT8708-1與LT8708并聯(lián)使用,可以加大轉(zhuǎn)換功率和相數(shù)。LT8708-1始終作為主機(jī)LT8708的從機(jī)工作,可以錯(cuò)相設(shè)置時(shí)鐘,并且能夠提供與主機(jī)相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換功率。一個(gè)主機(jī)最多可同時(shí)連接12個(gè)從機(jī),從而增加系統(tǒng)的功率和電流變換能力。
轉(zhuǎn)換器輸入端和輸出端的正向和反向電流可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)和限制,通過(guò)四個(gè)電阻可以獨(dú)立設(shè)置所有四個(gè)限流(正向輸入、反向輸入、正向輸出和反向輸出)。與方向設(shè)置(DIR)引腳相結(jié)合,LT8708可配置為處理 VIN 至 VOUT或 VOUT 至VIN的功率,非常適合于汽車、太陽(yáng)能、電信和電池供電系統(tǒng)。
LT8708采用5mm × 8mm、40引腳QFN封裝,有三種溫度等級(jí)可供選擇,包括適用于–40°C至+125°C工作范圍的擴(kuò)展和工業(yè)等級(jí)以及–40°C至+150°C高溫工作范圍的汽車等級(jí)。圖1顯示了簡(jiǎn)化的LT8708框圖。
圖1. LT8708簡(jiǎn)化的雙向雙12V電池系統(tǒng)應(yīng)用原理圖。
完整的解決方案
圖2中的框圖顯示了在汽車應(yīng)用中完成雙電池冗余電路設(shè)計(jì)所需的其他部件。如圖所示,LT8708與兩個(gè)LT8708-1一起構(gòu)成三相解決方案,可在任一方向提供高達(dá)60A的轉(zhuǎn)換電流。通過(guò)添加額外的LT8708-1器件,可以實(shí)現(xiàn)12相及以上的大功率應(yīng)用。AD8417是一款雙向電流檢測(cè)放大器,用于檢測(cè)流入和流出電池的電流。當(dāng)檢測(cè)電流超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí),LTC7001高邊NMOS靜態(tài)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器會(huì)打開(kāi)背靠背MOSFET,將電池與電路隔離。
圖2. 完整的雙電池冗余解決方案系統(tǒng)框圖。
LTC6810-2 監(jiān)測(cè)并控制鋰離子電池。它可精確測(cè)量電池單元,并保證總測(cè)量誤差小于1.8 mV。將多個(gè)LTC6810-2并聯(lián)連接到主處理器可以為監(jiān)控電路中的其他電壓創(chuàng)建額外的冗余。LTC6810-2具有isoSPI™接口,可用于高速、RF抗擾、遠(yuǎn)距離通信,并支持雙向操作。
LTC6810-2還支持通過(guò)PWM占空比控制每個(gè)單元的被動(dòng)式平衡和電池的測(cè)量冗余。
控制概述
LT8708支持輸出電壓高于、低于或等于輸入電壓時(shí)的功率變換,具有在輸入和輸出端進(jìn)行雙向電流的監(jiān)控和調(diào)節(jié)功能。ADI享有專利的控制架構(gòu)允許在降壓、升壓或降壓-升壓工作區(qū)域采用電感內(nèi)阻進(jìn)行電流檢測(cè)電阻。電感電流由VC引腳上的電壓控制,該電壓是六個(gè)內(nèi)部誤差放大器EA1至EA6的組合輸出。這些放大器可用于限制或調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的電壓或電流,如表1所示。
表1. 誤差放大器(EA1至EA6)
VC電壓的最小-最大范圍典型值為1.2V。VC電壓最大值控制最大正向電感電流,從而控制從VIN流向VOUTT的最大功率。VC電壓最小值控制最大反向電感電流,從而控制從VOUT流向VIN的最大功率。
簡(jiǎn)單示例VOUT的調(diào)節(jié)過(guò)程,F(xiàn)BOUT引腳接收 VOUT電壓反饋信號(hào),通過(guò)EA4與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。較低的VOUT電壓會(huì)升高VC,因此有更多電流流入VOUT。相反,較高的VOUT電壓會(huì)降低VC,從而減少流入VOUT的電流,甚至從VOUT吸收電流和功率。
如前所述,LT8708具有在輸入和輸出端提供雙向電流調(diào)節(jié)的功能。VOUT電流可以實(shí)現(xiàn)正向和反向(分別為EA6和EA2)調(diào)節(jié)或限制,VIN電流也可以實(shí)現(xiàn)正向和反向(分別為EA5和EA1)調(diào)節(jié)或限制。
在一些常見(jiàn)應(yīng)用中,VOUT可能通過(guò)EA4進(jìn)行調(diào)節(jié),其余誤差放大器則用于監(jiān)控輸入或輸出過(guò)流或輸入欠壓的情況。在其他一些應(yīng)用中(如電池備份系統(tǒng)),連接到VOUTT的電池可能會(huì)以恒定電流 (EA6) 充電到最大電壓 (EA4),也可能反向,這時(shí)通過(guò)另一些誤差放大器向 VIN 回饋能量以調(diào)節(jié)VINN并限制最大電流。
結(jié)論
LT8708-1為相同電壓雙電池的汽車DC/DC系統(tǒng)帶來(lái)了更高級(jí)別的性能、控制和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。無(wú)論是將其用于兩個(gè)電源之間的能量轉(zhuǎn)移以實(shí)現(xiàn)冗余,還是用于關(guān)鍵場(chǎng)合的備用電源,LT8708都可以工作在兩個(gè)具有相同電壓的電池或超級(jí)電容之間。這一功能為汽車系統(tǒng)工程師在發(fā)展汽車電子技術(shù)的進(jìn)程中鋪平道路,使汽車更安全、更高效。
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開(kāi)”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢(mèng)想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測(cè)試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測(cè)量?jī)x
頻率器件
頻譜測(cè)試儀
平板電腦