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ELETTRONICA OGGI 506 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2022 34 ANALOG CURRENT SENSING per garantire che la misura primaria sia all’interno dell’intervallo corretto. La misura della secondaria si trova spesso nella posizione opposta (sul fondo dello stack) rispetto alla misura primaria e, pertanto, utilizza una resistenza shunt completamente diversa. In alternativa, l’utilizzo di una tecnologia diversa, come un sensore di corrente magnetico, potrebbe fornire un percorso ridondante di sicurezza funzionale. La necessità di un intervallo di misura su più decadi in un BMS a 48 V Di seguito viene illustrato il motivo per cui un’applicazione con BMS automotive potrebbe rendere necessaria lamisura della corrente su più decadi. Sono due le modalità operative che determinano il limite superiore di questo intervallo: la ricarica della batteria e il funzionamento del motore di trazione. Ciascuno di questi due casi d’uso potrebbe potenzialmente portare al raggiungimento di correnti fino a 1.000 A. Una ricarica rapida della batteria a 48 V richiede questo livello di corrente elevata per ridurre al minimo il tempo di ricarica, mentre i motori di trazione, al massimo della coppia, potrebbero richiedere il supporto di una capacità di corrente di picco di 1.000 A. Questi due casi d’uso, inoltre, mettono in evidenza la necessità di una misura della corrente di tipo bidirezionale, come mostrato nella figura 2. Durante la ricarica, la batteria assorbe corrente (sinking) dal sistema di ricarica di bordo e fornisce corrente (sourcing) all’inverter di trazione mentre il veicolo è in movimento. All’altro capo dello spettro di utilizzo della corrente si trova un intervallo di 100 mA per il funzionamento a veicolo spento, come il monitoraggio dell’avviamento da remoto, l’apertura senza chiave o gli aggiornamenti del firmware di sistema. La sfida delle cinque decadi Una volta compreso il motivo per cui sono necessarie le cinque decadi, il primo punto consiste nel determinare il valore della resistenza di shunt necessaria per misurare il massimo livello di corrente. Oltre al massimo livello di corrente, per questo calcolo è necessario l’ingresso a fondo scala del dispositivo di misura. Per un dispositivo con uscita analogica bidirezionale, l’oscillazione massima di uscita è determinata dalla tensione di alimentazione, dall’oscillazione verso l’alimentazione e dalla tensione di riferimento (ossia una tensione applicata che imposta il livello di uscita quando l’ingresso è zero); dividendo l’oscillazione massima di uscita per il guadagno si determina l’intervallo di ingresso a fondo scala. Per un dispositivo digitale, di norma la scheda tecnica definisce l’ingresso a fondo scala. Quindi, è sufficiente utilizzare le Equazioni 1 e 2 per dividere il valore di ingresso a fondo scala per la corrente massima in modo da stabilire il valore massimo della resistenza di shunt. Uscita analogica (Eq. 1) Uscita digitale: (Eq. 2) Il valore effettivo della resistenza di shunt dovrebbe essere inferiore al valore calcolato in modo da evitare in sicurezza l’eventuale saturazione causata dalle tolleranze di sistema. Dopo aver scelto il valore della resistenza di shunt, il successivo aspetto da considerare è il livello di errore accettabile nella propria implementazione. L’Equazione 3 è un’equazione RSS (root-sum-square) per il calcolo dell’errore, in quanto è statisticamente improbabile che tutti gli errori siano contemporaneamente i peggiori possibili: (Eq. 3) La serie di video precedentemente menzionata contiene dettagli anche su questi calcoli. Per i calcoli in questo articolo, è stato confrontato il TI INA240-Q1 (in particolare l’opzione INA240A1-Q1 con guadagno di 20 V/V), ossia un amplificatore analogico di rilevamentodellacorrenteadaltatensione(80V)edestrema precisione, con l’INA229-Q1, unmonitor di potenza digitale a 20 bit da 85 V. La Tabella 1 riassume sia il valore massimo Fig. 2 – Misura della corrente per BMS automotive con requisiti per corrente sia in sourcing che sinking