Wat is data-verkryging?

Metodes vir dataverkryging

Enkelsel spanning opsporing metode

Die battery sel spanning verkryging module is 'n deurslaggewende komponent van die krag battery bestuur stelsel. Die werkverrigting en akkuraatheid daarvan bepaal die akkuraatheid van die stelsel se beoordeling van batterystatusinligting, en beïnvloed verder die effektiewe implementering van daaropvolgende beheerstrategieë. Algemeen gebruikte metodes vir die opsporing van selspanning sluit in relais-skikking metode, konstante stroom bron metode, geïsoleerde operasionele versterker verkryging metode, spanning/frekwensie omskakeling kring verkryging metode, en lineêre optokoppelaar versterker kring verkryging metode.

1. Relay Array Metode

Figuur 8-6 toon die blokdiagram van 'n batteryspanning-verkrygingskring gebaseer op die relay-skikking metode. Dit bestaan ​​uit 'n terminaalspanningsensor, 'n aflosskikking, 'n A-D (analoog-na-digitaal) omsetterskyfie, 'n optokoppelaar en 'n multiplekser. Om die terminaalspanning van n batterye wat in serie gekoppel is, te meet, moet n+1 drade aan elke nodus in die batterypak gekoppel word. Wanneer die terminaalspanning van die m-de battery gemeet word, stuur die mikrobeheerder 'n ooreenstemmende beheersein, wat die toepaslike aflos kies deur die multiplekser, optokoppelaar en relaisaandrywingkring, wat die m-de en m+1-de drade aan die A-D-omsetterskyfie verbind. Tipies is die weerstand van die skakeltoestelle relatief klein, en die fout wat veroorsaak word deur die weerstand van die skakeltoestelle is byna weglaatbaar na kombinasie met 'n spanningverdelerkring. Verder is die hele stroombaanstruktuur eenvoudig; slegs die spanningsverdelerweerstande, die AD-omsetterskyfie en die spanningsverwysingsakkuraatheid beïnvloed die akkuraatheid van die finale resultaat. Die foute van die resistors en die chip kan gewoonlik baie klein gemaak word. Daarom is die aflos-skikking metode die mees geskikte vir toepassings wat hoë individuele batteryspanningmetings en hoë akkuraatheid vereis.

2. Konstante stroombronmetode

Die basiese beginsel van parallelle batteryspanning verkryging deur gebruik te maak van 'n konstante stroom bron kring is om die battery terminale spanning om te skakel in 'n lineêr veranderende stroom sein sonder om 'n omskakelingsweerstand te gebruik. Dit verbeter die stelsel se anti-interferensievermoë. In 'n enkel--stap batterypak, omdat die batteryterminaalspanning relatief laag is, gewoonlik tussen 2V en 5V, is die spanning relatief stabiel tydens ontlading, wat dus die stelsel se anti-steuringsvermoë verbeter. Daarom word 'n enkel-kanaal operasionele versterker dikwels in die ontwerpproses gekies om dit te bereik. As gevolg van verskille in stroombaanontwerp en toepassing, kan konstante stroombronstroombane baie verskillende vorme aanneem.

Die stroombaan in Figuur 8-7 is een so 'n voorbeeld; dit is 'n konstante stroombronkring wat bestaan ​​uit 'n reeks-geselekteerde operasionele versterker en 'n geïsoleerde-hekveldeffektransistor.

Soos gesien kan word uit die struktuur van die operasionele versterker, is hierdie stroombaan 'n multi-fase direkte-gekoppelde versterkerkring met hoë oop-luswins en diep negatiewe terugvoer. Sy insetstadium gebruik 'n differensiële versterkerbaan en is op dieselfde silikonskyfie geïntegreer, wat lei tot uitstekende werkverrigtingpassing tussen die twee, en die tussenstadium het 'n hoë versterkingsvermoë. Gebaseer op die beginsel van differensiële stroombane, het hierdie stroombaan sterk gemeenskaplike-modus seinverwerpingsvermoë. Daarom, wanneer 'n operasionele versterker gebruik word om die spanning van individuele selle in 'n batterypak te meet, sal die hoë algemene-modusverwerping en versterkingsvermoë die metingsakkuraatheid verbeter. 'n Geïsoleerde-hekveld-effektransistor (IGFET) is 'n halfgeleiertoestel wat die elektriese veldeffek van die insetkring gebruik om die uitsetstroombaan te beheer. Wanneer dit in die veranderlike weerstandgebied werk, is die uitsetdreinstroom I lineêr verwant aan die insetdrein-bronspanning Us. Verder is die hek-bronimpedansie van die transistor baie hoog, wat 'n baie klein lekstroom tot gevolg het, terwyl die drain-bron op-weerstand baie klein is, wat 'n baie lae op-toestand spanningsval tot gevolg het. Figuur 8-7 gebruik 'n P-kanaalverbetering-modusveld-effektransistor (FET), en 'n Zener-diode is gekoppel om 'n konstante hek-bronspanning Ucs te handhaaf. Die operasionele versterker werk in die lineêre gebied. As 'n lae op-weerstand FET gekies word, is die aan-toestand spanningsval weglaatbaar. Daarom,

haalbaar

In die bogenoemde vergelykings is die verskil tussen u₁ en u₂ die batteryterminaalspanning, en U₁ is die uitsetspanning van die omkerende operasionele versterkerkring. Dit is maklik om te sien dat die Zener-diode wat aan die uitset van die operasionele versterker gekoppel is, terugvoer gee, wat die stroombaan in 'n gebalanseerde toestand hou. V₀ ↑→ |Uz| ↓→ IL ↓→ |VR| ↓→ VI ↑→ |V₀| ↓. Waar V₀ die uitsetspanning van die operasionele versterker is; VR is die spanning oor weerstand R₁; en VI is die insetdifferensiaalspanning van die operasionele versterker, dws VI=U₁ - U₂. Wanneer die stroombaan in ewewig is, het VI=0. Die konstante stroombronkring 'n eenvoudige struktuur, sterk algemene-modusverwerpingsvermoë, hoë verkrygingsakkuraatheid en goeie praktiese gebruik.

3. Isolasie operasionele versterker

'n Isolasie operasionele versterker is 'n elektroniese komponent wat in staat is om analoog seine elektries te isoleer. Dit word wyd gebruik as isolators in industriële prosesbeheer en as isolasiemedia in verskeie kragtoevoertoestelle. Dit bestaan ​​gewoonlik uit twee dele: 'n insetgedeelte en 'n uitsetgedeelte. Hierdie word afsonderlik aangedryf en deur magnetiese koppeling gekoppel. Die sein word deur die insetgedeelte gemoduleer, gaan deur die isolasielaag, en word dan deur die uitsetgedeelte gedemoduleer en herstel. Isolasie operasionele versterkers is ideaal vir battery sel spanning verkryging stroombane. Hulle isoleer die insetbatteryterminaalspanningsein van die stroombaan, om sodoende eksterne inmenging te vermy en die akkuraatheid en betroubaarheid van die stelselverkryging te verbeter. 'n Tipiese toepassingsvoorbeeld word hieronder verskaf.

Figuur 8.8 toon die toepassing van 'n isolasie operasionele versterker in 'n 600V kragbatterybestuurstelsel. Die batterypak bevat 50 horisontale lood-suurbatterye met 'n nominale spanning van 12V, en hul terminale spanning word een vir een verkry deur die isolasie operasionele versterkerkring. Die ISO 122 is 'n isolasieversterker wat ontwerp is met modulasie- en demodulasietegnologie verpak deur Black & Decker (BBB) ​​in die Verenigde State, wat presisie-kapasitorkoppeltegnologie en 'n konvensionele dubbele-in-lyn (DIP) penrangskikking gebruik. Die inset- en uitsetgedeeltes van ISO 122 is in die steekproefkring geleë, geskei deur twee ooreenstemmende 1pF kapasitors wat 'n isolasielaag vorm. Die gegradeerde isolasiespanning is groter as 1500V (AC 60Hz kontinu), met 'n hoë isolasie-impedansie en 'n hoë aanwinnakkuraatheid en lineariteit, en voldoen dus aan praktiese toepassingsvereistes. Soos getoon in Figuur 8.8, word die insetkrag van ISO 122 uit die outomatiese batterypak getrek, en die uitsetsein, wat 'n lineêre verwantskap daarmee het, word vermenigvuldig, en dan outomaties gedeel deur twee presisieweerstande wat deur die mikrobeheerder beheer word voordat dit na die inset gestuur word. Die uitsetkrag word verskaf deur die kragtoevoermodule op die stroombaanbord, en die batteryterminaalspanning is geïsoleer. Daar moet kennis geneem word dat in die terminaalspanningverkrygingskring van die 50ste battery 'n omsetter bygevoeg word na die geïsoleerde operasionele versterkerkring om die uitsetsein van negatief na positief te verander. Dit moet ook daarop gewys word dat alhoewel die geïsoleerde operasionele versterkerverkrygingkring uitstekende werkverrigting het, het die hoë koste die wydverspreide toepassing daarvan beperk.

4. Spanning/frekwensie-omskakelingkring-verkrygingsmetode

Wanneer 'n spanning/frekwensie (V/F)-omskakelingsbaan gebruik word om batteryselspanning te verkry, is die V/F-omskakelaar van kardinale belang. Dit is die komponent wat spanningseine in frekwensieseine omskakel, wat uitstekende akkuraatheid, lineariteit en integrale insette bied.

Figuur 8-9 toon die stroombaanskema van die LM331 V/F-omskakelaar wat gebruik word vir hoë-presisie V/F-omskakeling. Die LM331 is 'n hoë-verrigting geïntegreerde V/F-skyfie wat deur FS Mikrobeheerder vervaardig word. Dit gebruik 'n nuwe temperatuur-gekompenseerde bandgaping-verwysingkring, wat uiters hoë akkuraatheid oor die hele bedryfstemperatuurreeks bied en by kragtoevoerspannings so laag as 4.0V.

In hierdie verkrygingsmetode word die spanningsein direk in 'n frekwensiesein omgeskakel, wat dan deur die mikrobeheerder se toonbankpoort verwerk kan word sonder dat A-D-omskakeling nodig is. Verder, om die V/F-omskakelingkring in die batteryselspanningverkrygingstelsel aan te vul, moet ooreenstemmende seleksiekringe en operasionele versterkerkringe ook ontwerp word om multi-kanaalverkrygingsfunksionaliteit te bereik. Hierdie metode behels minder komponente, maar die spanning-beheerde ossillator bevat kapasitors, en die relatiewe fout van kapasitors is oor die algemeen groot, met groter kapasitors wat selfs groter relatiewe foute vertoon.

5. Lineêre Optokoppelaar Versterker Kring Verkryging Metode

Die batteryselspanning-verkrygingsbaan gebaseer op 'n lineêre optokoppelaar bereik isolasie tussen die seinverkryging-einde en die verwerking-einde, en verbeter daardeur die kring se stabiliteit en anti-steuringsvermoë. Figuur 8-10 toon die TIL300 lineêre optokoppelaar, wat bestaan ​​uit 'n geïsoleerde terugvoerfotodiode wat deur infrarooi LED-beligting verdeel is en 'n uitsetfotodiode. Spesiale prosestegnologie word gebruik om te kompenseer vir die nie-lineariteit van LED-tyd- en temperatuurkenmerke, wat die uitsetsein lineêr eweredig maak aan die servo-ligvloed wat deur die LED uitgestraal word. Die TIL300 het 'n piekisolasie van 3500V, 'n bandwydte groter as 200kHz, is geskik vir geïsoleerde versterking van GS- en WS-seine, en het 'n uitsetwinstabiliteit van ±0.05%/graad. Soos uit die diagram gesien kan word, word die spanningswaarde van 'n enkele batterysel (die verskil tussen U1 en U2) deur operasionele versterker A in 'n stroomsein Ip omgeskakel en vloei deur die lineêre optokoppelaar TIL300. Na opto-isolasie voer dit 'n huidige Ip2 uit wat lineêr verwant is aan Ip1. Hierdie stroom word dan teruggeskakel na 'n spanningwaarde deur operasionele versterker A2 vir A-D-omskakeling en data-verkryging. Dit is opmerklik dat die twee punte van die lineêre optokoppelaar verskillende onafhanklike kragbronne benodig, gemerk I+12V en ±12V in die diagram. Dit demonstreer dat die lineêre optokoppelaar versterkerkring nie net sterk isolasie en anti-interferensie vermoëns het nie, maar ook goeie lineariteit van die analoog sein handhaaf tydens transmissie. Daarom kan dit gebruik word in samewerking met aflos skikkings of hekkringe in multi-kanaal verkryging stelsels. Die stroombaan is egter relatief kompleks, en baie faktore kan die akkuraatheid daarvan beïnvloed.

Temperatuurverkrygingsmetodes

Batterybedryfstemperatuur beïnvloed nie net batterywerkverrigting nie, maar hou ook direk verband met die veiligheid van elektriese voertuie. Daarom is akkurate temperatuurparameterverkryging van kardinale belang. Die verkryging van temperatuur is nie moeilik nie; die sleutel is om 'n geskikte temperatuursensor te kies. Tans is baie temperatuursensors beskikbaar, soos termistors, termokoppels, termistortransistors en geïntegreerde temperatuursensors.

1. Termistorverkrygingsmetode

Die beginsel van die termistor verkryging metode is gebaseer op die eienskap dat die weerstand van 'n termistor verander met temperatuur. 'n Vaste weerstand word in serie met die termistor verbind om 'n spanningsverdeler te vorm, wat die temperatuurvlak dus in 'n spanningsein omskakel. Hierdie sein word dan omgeskakel na digitale temperatuurinligting deur analoog-na-digitale omskakeling. Termistors is goedkoop, maar het swak lineariteit en het oor die algemeen relatief groot vervaardigingsfoute.

2. Termokoppelverkrygingsmetode

Die werkingsbeginsel van 'n termokoppel is dat 'n bimetaalliggaam verskillende termo-elektriese potensiale by verskillende temperature genereer. Deur hierdie termo-elektriese potensiaalwaarde te verkry, kan die temperatuurwaarde verkry word deur 'n tabel op te soek. Aangesien die termo-elektriese potensiaalwaarde slegs van die materiaal afhang, is die akkuraatheid van termokoppels baie hoog. Aangesien termo-elektriese potensiale egter millivolt-vlak seine is, word versterking vereis, wat die eksterne stroombaan kompleks maak. Oor die algemeen het metale hoë smeltpunte, so termokoppels word tipies gebruik vir hoë-temperatuurmetings.

3. Geïntegreerde temperatuursensor-verkrygingsmetode

Soos temperatuurmeting al hoe meer algemeen word in die daaglikse lewe en produksie, het halfgeleiervervaardigers baie geïntegreerde temperatuursensors bekendgestel. Alhoewel baie van hierdie sensors op termistors gebaseer is, word hulle tydens vervaardiging gekalibreer, wat lei tot akkuraatheid wat vergelykbaar is met termokoppels. Verder kan hulle digitale waardes direk uitvoer, wat hulle goed-geskik maak vir gebruik in digitale stelsels.

Huidige verkrygingsmetodes

Algemene stroomopsporingsmetodes sluit shunts, transformators, Hall-effekstroomsensors en optieseveselsensors in.

Die kenmerke van elke metode word in Tabel 8-1 getoon.

Onder hierdie faktore beperk die hoë koste van optieseveselsensors hul toepassing in die beheerveld; shunts is lae-koste en het goeie frekwensierespons, maar is omslagtig om te gebruik aangesien hulle aan 'n stroomlus gekoppel moet word; stroomtransformators kan slegs vir AC-metings gebruik word; en Hall-element stroomsensors bied goeie werkverrigting en is maklik om te gebruik. Tans word shunts en Hall-elementstroomsensors die meeste gebruik in die huidige verkryging en monitering van elektriese voertuigkragbatterybestuurstelsels.

Rookopsporingsmetodes

Tydens voertuigbedryf, as gevolg van komplekse padtoestande en inherente batteryvervaardigingskwessies, kan uiterste noodgevalle soos rook of vuur voorkom as gevolg van oorverhitting, kompressie of botsings. As hierdie insidente nie opgespoor en doeltreffend stiptelik aangespreek word nie, sal dit onvermydelik eskaleer, wat die omliggende batterye, die voertuig en personeel in die vragkompartement bedreig, wat voertuig se bedryfsveiligheid ernstig beïnvloed. Om sulke voorvalle te voorkom, is rookmonitering die afgelope paar jaar in batterybestuurstelsels ingestel en kry toenemende aandag.

Rooksensors is uiteenlopend en kan in drie hooftipes gekategoriseer word gebaseer op hul opsporingsbeginsels: ① Rooksensors wat fisies-chemiese eienskappe gebruik, soos halfgeleierrooksensors en kontakverbrandingsrooksensors; ② Rooksensors wat fisiese eienskappe gebruik, soos termiese geleidingsvermoë rooksensors, optiese steuringsrooksensors en infrarooi sensors; ③ Rooksensors wat elektrochemiese eienskappe gebruik, soos stroom-tipe rooksensors en elektromotoriese krag-tipe gassensors. Omdat rooksensors uiteenlopend is, kan halfgeleierrooksensors nie alle gasse opspoor nie. Daarom word 'n spesifieke tipe gekies om een ​​of twee spesifieke tipes rook op te spoor. Oksied-halfgeleierrooksensors word byvoorbeeld hoofsaaklik gebruik om koolwaterstofrook op te spoor, insluitend O₂, H₂S, CO, H₂, O₃H₂O, Cl₂, OH, CO₂, ens. As gevolg van elektrodebeperkings word hierdie sensors hoofsaaklik gebruik om anorganiese rook, soos CO₂, Cl op te spoor, soos CO₂, Cl. SO₂, ens.

Wanneer rooksensors in kragbatterye gebruik word, vereis sensorkeuse dat die samestelling van rook wat deur batteryverbranding geproduseer word, verstaan ​​word. Oor die algemeen produseer batteryverbranding groot hoeveelhede CO en CO2, daarom moet sensors wat sensitief is vir hierdie twee gasse gekies word. Die sensor se struktuur moet aangepas word by die vibrasietoestande van lang-voertuiggebruik om vals snellers te voorkom as gevolg van padstof en vibrasie.

Die rookalarmtoestel in die kragbatterybestuurstelsel moet op die bestuurderskonsole geïnstalleer word. Wanneer dit 'n alarmsein ontvang, behoort dit vinnig 'n hoorbare en visuele alarm en foutplek uit te reik, om te verseker dat die bestuurder die alarmsein dadelik kan opspoor en ontvang.

Byvoorbeeld, die rookalarmstelsel wat in die Olimpiese elektriese bus gebruik word, hoofsaaklik ontwikkel deur Beijing Institute of Technology, gebruik 'n batterystelsel wat deur 'n 9V alkaliese of koolstof-sinkbattery aangedryf word, wat 24-uur normale werking verseker. Die alarmsein word aangedryf deur die voertuig se 24V-batterykragtoevoer, wat apart verskaf word om die onafhanklikheid van die alarmstelsel te verseker. Verspreide alarms bespeur rookkonsentrasie deur interne rooksensors. Wanneer die rookkonsentrasie onder die limiet is, stel die interne beheerder van die alarm die aflosuitset na oop kring; wanneer die rookkonsentrasie die limiet oorskry, stel die interne beheerder die aflosuitset na kortsluiting, en trek die +24V-kragtoevoer vinnig na die vertoonpaneel om 'n alarmkring te vorm met die -24V-kragtoevoer op die vertoonpaneel, wat 'n hoorbare en visuele alarmsein uitstraal. Die stelselstruktuur word in Figuur 8-11 getoon.