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经由历程12 V至12 V双向DC/DC控制器完成汽车双电池冗余

宣布时间:2019年05月23日 14:05    宣布者:eechina
要害词: 双电池 , LT8708
作者:Bruce Haug

配景知识

种种迹象注解,自动驾驶汽车的革命性生长行将周全来临。汽车公司正在与Google和Uber等科技巨擘和著名创业公司协作开发新一代自动驾驶汽车,这些汽车手艺将改变我们的都市蹊径和高速公路,为未来的智慧都市奠基基础。他们将应用机械学习、物联网(IoT)和云等手艺等加速这一生长。
更主要的是,自动驾驶汽车将一连推动曾经由Uber和Lyft等共享出行服务商提议的行业厘革。种种手艺群集在一起,将创作缔造了一个由智能无人驾驶车辆组成未来交通的天下。

事实,所有自动驾驶汽车都将经由历程集成传感器、摄像头、雷达、高性能GPS、光探测和测距(激光雷达)、人工智能(AI)和机械学习,以完成一定水平的自治。而其与安然和可扩年夜的物联网、数据治理和云处置赏罚赏罚妄图的毗连也很主要,由于它们为群集、治理和剖析传感器数据供应了具有弹性和高性能的基础。

从情形效益到安然性的提升,车联网的兴起都具有深远的社会影响。路上汽车的增添也意味着增添了温室气体排放,从而降低了能耗并刷新了空气质量。

关于自动驾驶汽车和智能蹊径系统而言,端点遥测、智能软件和云手艺都是弗成或缺的。自动驾驶汽车中的车载摄像头和种种传感器群集年夜量数据,同时这些数据必须取得实时的处置赏罚赏罚以使车辆行驶在在准确的车道上,并安然地驶向目的地。

基于云手艺的群集和毗连也是这一系统的主要组成部门。自动驾驶汽车将装备支持车辆间通讯的车载系统,允许它们从蹊径上的其他车辆中学习,以便凭证天气变换和路况变换(诸如弯路和路上杂物等)阻拦调剂。先进的算法和深度学习系统是确保自动驾驶汽车能够快速且自动顺应种种场景变换的要害。

除特定组件(例如云盘算基础架构的可扩年夜性和智能数据治理)以外,还须要网罗供电电源在内的要害义务系统的冗余。之前曾经宣布的冗余电池冗余处置赏罚赏罚妄图,如LTC3871,可使命在两个具有不合特殊电压的电池系统间,例如48 V锂离子电池和12 V铅酸电池。然则年夜多数现有的处置赏罚赏罚妄图都没有能为类似电压的电池供应冗余,例如两个12 V、24 V或48 V电池,至少到现在为止是这样。

显着,一个可以在两个12 V电池之间使命的双向降压-升压DC/DC转换器是须要的。这类DC/DC转换器可用于为其中任何一个电池充电,也可让两个电池同时为统一个负载供电。此外,假定两个电池中的任何一个发生误差,则须要能够检测到该误差并将其与此外一个电池隔离,以便可以一连为负载供电而不会组成中止。ADI公司比来宣布的LT8708双向DC/DC控制器,可以毗连两个具有类似电压的电池,从而处置赏罚赏罚了这一要害效果。

单通道双向控制IC处置赏罚赏罚妄图

LT8708是一款效力高达98%的双向降压-升压开关电源控制器,可在两个电压类似的电池之间使命,异常合适用于完成自动驾驶汽车的电池冗余。同时它可以在输入电压高于、低于或即是输入电压的的情形下使命,异常合适用于电动和混动汽车中有数的两个12 V、24 V或48 V电池系统。LT8708使命在两个电池系统之间,纵然其中一个电池发生误差,也能够或许防止系统关闭。LT8708还可以用于48 V/12 V和48 V/24 V双电池系统。

LT8708接纳单电感,当使命的输入电压规模为2.8 V至80 V,输入电压规模为1.3 V至80 V时,凭证所选的焦点器件和主电路相数的不合,可供应高达数千瓦的转换功率。它简化了在对VOUT、VIN和/或IOUT、IIN阻拦正向或反向调治时,电池/电容备份系统的双向功率变换。LT8708具有六种自力的调治形式,可适用于多种不合的应用。

LT8708-1与LT8708并联应用,可以增添年夜转换功率和相数位。LT8708-1一直作为主机LT8708的从机使命,可以错相设置时钟,而且能够供应与主机相当的转换功率。一个主机最多可同时毗连12个从机,从而增添系统的功率和电流变换才干。

转换器输入端和输入真个正向和反向电流可以阻拦监测和限制,经由历程四个电阻可以自力设置所有四个限流(正向输入、反向输入、正向输入和反向输入)。与偏向设置(DIR)引脚相联络,LT8708可装备为处置赏罚赏罚VIN至VOUT或VOUT至VIN的功率,异常合适于汽车、太阳能、电信和电池供电系统。

LT8708接纳5 mm × 8 mm、40引脚QFN封装,有三种温度品级可供选择,网罗适用于–40°C至+125°C使命规模的扩年夜和工业品级和–40°C至+150°C高温使命规模的汽车品级。图1显示了简化的LT8708框图。

完全的处置赏罚赏罚妄图

图2中的框图显示了在汽车应用中完成双电池冗余电路设计所需的其他部件。如图所示,LT8708与两个LT8708-1一起组成三相处置赏罚赏罚妄图,可在任一偏向供应高达60 A的转换电流。经由历程添加特此外LT8708-1器件,可以完成12相及以上的年夜功率应用。AD8417是一款双向电流检测镌汰年夜器,用于检测流入和流出电池的电流。当此检测电流逾越预设值时,LTC7001高边NMOS静态开关驱动器会掀开背靠背MOSFET,将电池与电路隔离。

LTC6810-2监测并控制锂离子电池。它可准确丈量电池单元,并保证总丈量误差小于1.8 mV。将多个LTC6810-2并联毗连到主处置赏罚赏罚器将可以为监控电路中的其他电压培植特此外冗余。LTC6810-2具有isoSPI™接口,可用于高速、RF抗扰、远距离通讯,并支持双向操作。LTC6810-2还支持经由历程PWM占空比控制每个单元的自动式平衡和电池的丈量冗余。

控制概述

LT8708支持输入电压可高于、低于或即是输入电压时的功率变换,具有在输入和输入端阻拦双向电流的监控和调治功效。ADI享有专利的控制架构允许在降压、升压或降压-升压使命区域接纳电感内阻阻拦电流检测电阻。电感电流由VC引脚上的电压控制,该电压是六个外部误差镌汰年夜器EA1至EA6的组合输入。这些镌汰年夜器可用于限制或调治对应的电压或电流,如表1所示。

表1.误差镌汰年夜器(EA1至EA6)
镌汰年夜器称谓引脚称谓界说
EA1IMON_INN负IIN
EA2IMON_ON负IOUT
EA3FBINVIN电压
EA4FBOUTVOUT电压
EA5IMON_INP正IIN
EA6IMON_OP正IOUT

VC电压的最小-最年夜规模尺度值为1.2V。VC电压最年夜值控制最年夜正向电感电流,从而控制从VIN流向VOUT的最年夜功率流。VC电压最小值控制最年夜负反向电感电流,从而控制从VOUT流向VIN的最年夜功率。

在质朴示例VOUT的调治历程,FBOUT引脚吸收VOUT电压反映旌旗暗记,经由历程EA4将其与外部基准电压阻拦较量。较低的VOUT电压会降低VC,是以有更多电流流入VOUT。相反,较高的VOUT电压会降低VC,从而增添流入VOUT的电流,以致从VOUT吸收电流和功率。

. ADI手艺文章图1 - 经由历程12V至12V双向DC、DC控制器完成汽车双电池冗余.jpg
图1.LT8708简化的双向双12 V电池系统应用原理图。

ADI手艺文章图2 - 经由历程12V至12V双向DC、DC控制器完成汽车双电池冗余.jpg
图2.完全的双电池冗余处置赏罚赏罚妄图系统框图。

如前所述,LT8708还具有在输入和输入端供应双向电流调治的功效。VOUT电流可以完成正向和反向(划分为EA6和EA2)调治或限制, VIN电流也能够或许完成正向和反向(划分为EA5和EA1)调治或限制。

在一些有数应用中,VOUT能够经由历程EA4阻拦调治,其他误差镌汰年夜器则用于监控输入或输入过流或输入欠压的情形。在其他一些应用中(如电池备份系统),毗连到VOUT的电池能够会以恒定电流(EA6)充电到最年夜电压(EA4),也能够或许反向,这时间间经由历程此外一些误差镌汰年夜器向VIN回馈能量以调治VIN并限制最年夜电流。有关此主题的更多信息,请参见LT8708数据手册。

结论

LT8708-1为类似电压双电池的汽车DC/DC系统带来了更高等其他性能、控制和设计简化。岂论是将其用于两个电源之间的能量转移以完成冗余,照样用于要害场所的备用电源,LT8708都可以使命在两个具有类似电压的电池或超级电容之间。这一功效为汽车系统工程师在生长汽车电子手艺的历程当中铺平蹊径,使汽车更安然、更高效。

Jens Sorensen [jens.sorensen@analog.com]是ADI公司系统应用工程师,担负工业应用的电机控制处置赏罚赏罚妄图。他具有丹麦奥尔堡年夜学电气工程学士学位。他的主要研究偏向为控制算法、电力电子和控制处置赏罚赏罚器。
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