BMS 内でインテリジェンスを実現する技術：インテリジェントなジャンクション ボックス

インテリジェントなバッテリ ジャンクション ボックスは、電圧、電流、絶縁抵抗パック モニタを使用して、バッテリ内の高電圧を直接測定することができます。標準的なパック モニタには電圧と電流の測定チャネルが複数あり、ヒューズやコンタクタ間の電圧を測定したり、絶縁状態をチェックすることができます。図 5 は、バッテリ ジャンクション ボックスのシステム簡略図です。

バッテリ管理システムには、バッテリの接続解除と配電という 2 つの重要な機能があります。インテリジェントなバッテリ ジャンクション ボックスには、コンタクタ ドライバとパイロ ヒューズ スクイブ ドライバのデジタル制御が組み込まれており、衝突時にバッテリ パックを EV システムから切り離します。

高電圧バッテリの接続解除には、溶断ヒューズまたはパイロ ヒューズのいずれかを使用します。車両内の高電流システムによって新たな条件がもたらされるため、自動車市場では、過電流温度イベントによってトリガされる従来型の溶断ヒューズから、マイクロコントローラ / ハブを介してトリガされるパイロ ヒューズへと移行しています。今日、パイロ ヒューズは複雑なディスクリート回路によって駆動されており、この回路が効率を低下させる原因となっている可能性があります。テキサス・インスツルメンツの車載用 EV パイロ ヒューズ配備用のシングル チャネル スクイブ ドライバ DRV3901-Q1 は、従来の溶断ヒューズ システムの代わりに、バッテリを素早く過電流から切り離すパイロ ヒューズを用いて、高度に統合された安全性の高いソリューションを提供しています。

高電圧パワー ディストリビューション コンタクタも高電流に対応する必要がありますが、選択肢は限定されており、高価であるか、過度に複雑であるかのいずれかのみになります。省電力タイプのコンタクタには高抵抗エコノマイザ コイルが追加されており、コンタクタが励磁されている間に電流消費と熱の発生を抑えることで、主なコンタクタの効率を向上させるために使用されます。このような省電力タイプのコンタクタは、システム効率を改善させるソリューションのように聞こえますが、現在利用できる選択肢は限られており、多くの場合、コストがかかりすぎます。対照的に、非省電力タイプのコンタクタはこのような追加コイルを持たないため、コストを削減できますが、安全性と効率の基準を満たすためには、より複雑なディスクリート回路で駆動する必要があります。テキサス・インスツルメンツは、非省電力タイプのコンタクタの駆動に不可欠な回路の複雑さとコストを削減し、同時に効率と堅牢性を向上させるために、統合型デュアル チャネル コンタクタ ドライバ DRV3946-Q1 を開発しました。これによって、設計者はより自由で柔軟な設計が可能になります。

バッテリ パックは、パック モニタによって制御される機械式コンタクタを使用して、車両全体のサブシステムを接続または切断します。機械式高電圧コンタクタは、制御されていない突入電流が発生した場合に、アーク放電や穴を通じて溶着または損傷が発生する可能性があります。『高電圧システムでプリチャージ回路が必要な理由』では、TPSI3050-Q1 絶縁型スイッチ ドライバを使用して、車載用バッテリ ジャンクション ボックスのプリチャージ用に信頼性の高いソリッドステート リレーを形成する方法を説明しています。 インテリジェントなバッテリ ジャンクション ボックスの場合、TPSI3100-Q1 をこのようなプリチャージ アプリケーションに実装し、統合された絶縁コンパレータとフォルト報告出力による診断機能をさらに強化することができます。これらの機能を過電流や温度の監視回路と組み合わせることで、このようなフォルト検出回路が、TPSI3100-Q1 経由で確実に情報をフィードバックし、これらすべてのイベントをパック モニタに報告できるようにします。

高電圧バッテリ パックの正端子と負端子の両方を車両のシャーシから十分に分離し、運転者や技術者を感電から保護する必要があります。この分離の定期的な監視は、絶縁チェックまたは絶縁抵抗監視と呼ばれます。TPSI2140-Q1 などのソリッドステート リレー は、未知の抵抗値 (バッテリ端子とシャーシ グランドの間) と並列に、既知の抵抗値 (1MΩ など) を接続および切断します。BQ79731-Q1 などのパック モニタを使用して合成抵抗を測定することで、バッテリの切り離しが許容範囲内であるか、潜在的なリスクがあるかどうかを判断できます。