ZHCUCG4 October   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 总线电压测量精度
      2. 2.2.2 分流电流测量
      3. 2.2.3 绝缘阻抗监测器
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 BQ79731-Q1
      2. 2.3.2 TPSI2140-Q1
      3. 2.3.3 ISO7841
      4. 2.3.4 SN6507
      5. 2.3.5 TPS7B6950
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
    2. 3.2 测试设置
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 总线电压精度
      2. 3.3.2 电流检测精度
      3. 3.3.3 绝缘阻抗精度
  10. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5作者简介

2.2.1 总线电压测量精度

总线电压测量是高压 BMS 的一项常见功能。在图 2-1 中，有三个待测量的总线电压，包括 BAT+, RACK+ 和 RACK–。总线电压用于荷电状态 (SoC) 估算、预充电、操控检测和过压保护等过程。设计目标精度为 0.5%，而 GBT34131-2023 要求达到 1%。

TIDA-010272 高压测量电路图 2-3 高压测量电路

图 2-3 展示了高压测量电路。测量电路包含 Rladder、Rsense 和 ADC (BQ79731)。Ileakage 是 BQ79731 ADC 输入端的差分漏电流。总线电压测量的精度受 Rladder 误差率 (Rladder%)、Rsense 误差率 (Rsense%)、Ileakage 和 ADC 误差 (Veadc) 的影响。

使用 BQ79731 测量的实际总线电压为 Vbusmea，公式为 Vbusmea = Vbus + Verror。Verror 可以按照 方程式 1 进行估算。

方程式 1. V e r r o r ≈ Vbus × R s e n s e % - R l a d d e r % 1 + R l a d d e r % + V e a d c × R l a d d e r + R s e n s e R s e n s e + I l e a k a g e × R l a d d e r + R s e n s e × 1 + R s e n s e %

恒定误差由 Veadc 和 Ileakage 引起，如果 Veadc 和 Ileakage 足够小，则不会明显影响整体误差。BQ79731 VF 和 GPIO 的 Veadc 最大值为 ±3.16mV，温度范围为 –40°C 到 125°C；Ileakage 最大值为 20nA，温度范围为 –40°C 到 105°C。在 1500V BESS 应用中，假设电压增益 ≤ 400，且 Rladder + Rsense ≤ 10MΩ，则恒定误差小于 1.464V，可忽略或通过简单校准去除。比例误差与 Rsense% 和 Rladder% 相关。若假设 Rsense% 和 Rladder% 的误差范围为 ±1%，则最差情况下比例误差为 ±2%，可通过校准修正。如果不使用校准，则必须使用精度为 ±0.2% 的电阻器来实现 ±0.4% 的总线电压测量精度。

在本设计中，Rladder% 和 Rsense% 的误差为 ±1%，其中 Rladder 为 6MΩ，Rsense 为 16.63kΩ，符合基本的 7.6mm 隔离和爬电距离要求，并选用了四个 1206 封装的 Bourns® 高压电阻。