從幾毫伏到數(shù)英里:電池管理集成電路如何影響汽車性能
發(fā)布時(shí)間:2015-12-23 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】小編開全電動(dòng)汽車已經(jīng)有四年多的時(shí)間,行駛里程大約有100000公里。選擇電動(dòng)汽車的原因有很多,不過歸根結(jié)底是因?yàn)殡妱?dòng)汽車真的很棒。它安靜得出奇,加速性能無人能敵,也不需要更換機(jī)油,而且想去哪兒就去哪兒,根本不用考慮速度或時(shí)間對(duì)于行駛里程的影響。
從4節(jié)串聯(lián)(微型混動(dòng)汽車),到12-16節(jié)串聯(lián)電池(輕度混合汽車),直到96節(jié)串聯(lián)電池(電動(dòng)和混動(dòng)汽車),根據(jù)汽車技術(shù)規(guī)格的不同,會(huì)有一節(jié)或很多節(jié)并聯(lián)電池。然而,從IC的角度出發(fā),串聯(lián)電池節(jié)的數(shù)量才是關(guān)鍵點(diǎn),并聯(lián)電池節(jié)數(shù)量可根據(jù)需要隨意確定。電池管理系統(tǒng) (BMS) 是駕駛員、汽車和電池之間的重要紐帶。BMS包含監(jiān)視和保護(hù)電池的電子元器件。我經(jīng)常對(duì)這些電池管理電子元器件的性能感到好奇,特別是諸如bq76PL455A-Q1的電源管理IC的性能到底怎么樣;實(shí)際上,正是這款器件使我的汽車能夠正常行駛的同時(shí),還提升了車輛的性能。作為駕駛員,我急需知道電池的續(xù)航里程,以及汽車充電完成的時(shí)間。我還想知道,我的電池狀態(tài)是不是良好。我也很樂意知道我的汽車可以快速加速。我們來看看IC所具有的不同技術(shù)規(guī)格如何幫助實(shí)現(xiàn)我所需要的功能。
續(xù)航里程和加速
續(xù)航里程是另外一個(gè)了解電池剩余電荷的方法,這一參數(shù)被稱為電荷狀態(tài) (SoC)。有手機(jī)的人都知道,電池的容量會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸下降。一個(gè)電池在一個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)上能夠保存的最大電荷量被稱為健康狀態(tài) (SoH)。計(jì)算SoH和SoC的方法有很多,而這些方法都會(huì)計(jì)算電池電壓、電池溫度和電池組電流。
某些鋰離子化學(xué)電池,比如說磷酸鋰鐵電池,SoC相對(duì)于電池電壓的曲線非常平緩。電池電壓中的一個(gè)小誤差就有可能導(dǎo)致SoC估算中的巨大誤差。
一個(gè)LiFEPO4電池的SoC曲線
監(jiān)視需要測(cè)量電壓、電流和溫度。諸如bq76PL455A-Q1的監(jiān)視IC,對(duì)于大約4.5V的電池電壓,它在0°C至65°C溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為2mV,在-40°C至105°C溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為4mV,通常情況下,電池電壓精度在很大程度上取決于輸入電壓。請(qǐng)注意,我在這里討論的是真正的準(zhǔn)確度:這個(gè)準(zhǔn)確度包括所有由回流焊和前幾個(gè)熱循環(huán)所導(dǎo)致的偏移。有時(shí)候,數(shù)據(jù)表技術(shù)規(guī)格會(huì)與你在電路板上看到的值大不相同。加速也與SoC密切相關(guān),由于電池電壓下降,所以電池能夠產(chǎn)生的最大功率也下降了。任一SoC上的過多電流,特別是在處于低SoC時(shí),都會(huì)加速電池的老化。
安全性
到目前為止,電池在汽車中的應(yīng)用已經(jīng)有150年的歷史了,所以汽車廠商也在這方面提供幫助。他們是如何做到的呢?汽車停止充電和放電的時(shí)間恰到好處。通常情況下,一個(gè)BMS具有一個(gè)單獨(dú)的保護(hù)器——這是一組比較器,它們檢查每節(jié)電池的電壓,并且確保電池電壓在正確的范圍內(nèi)。如果監(jiān)視器或保護(hù)器檢測(cè)到一節(jié)電池處于過壓閥值上或者欠壓狀態(tài),那么充電或放電將終止。如果監(jiān)視器或保護(hù)器少報(bào)電壓,另外一個(gè)將停止充電放電。
事實(shí)上,雖然故障很少發(fā)生,但是大多數(shù)汽車廠商都將他們的大部分時(shí)間花費(fèi)在汽車的安全性開發(fā)上。這也是為什么一個(gè)IC具有如此之多的自我診斷特性,并且一個(gè)監(jiān)視器能夠診斷絕大部分系統(tǒng)的原因。例如,bq76PL455A-Q1能夠檢查線路斷開,同時(shí)具有內(nèi)置自檢以驗(yàn)證已定義的內(nèi)部功能,并且能夠以多種方法在安全性方面為用戶提供幫助。
成本
與我對(duì)電動(dòng)汽車的鐘愛程度一樣,我也很希望電動(dòng)汽車能夠再便宜一些。很明顯,在汽車成本中,電池占了很大份額。減少成本的最簡單方法就是少花錢多辦事。在電池應(yīng)用領(lǐng)域中,這就意味著更小的保護(hù)帶,而反過來,也就表示需要更多精確的監(jiān)視器和保護(hù)器。通常情況下,保護(hù)器不如監(jiān)視器精確,所以,實(shí)際上是保護(hù)器的準(zhǔn)確性拉高了保護(hù)帶數(shù)量。
主動(dòng)和被動(dòng)電池節(jié)均衡是另外一個(gè)重要特性。如果沒有電池均衡,那么大容量電池會(huì)很快失效。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池?zé)o電時(shí),放電驅(qū)動(dòng)停止。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿時(shí),充電停止。在沒有均衡的情況下,第一節(jié)完全放電的電池與第一個(gè)充滿電的電池互不相干;電池均衡減少了這兩節(jié)電池之間的電荷差異。被動(dòng)均衡在這方面的表現(xiàn)很不錯(cuò),事實(shí)上,你可以拿一個(gè)不可用的電池組,并且對(duì)其進(jìn)行一次均衡以消除漂移效應(yīng)。然而,隨著時(shí)間的推移,電池節(jié)的容量能夠保持的電荷數(shù)量也會(huì)發(fā)生改變,并且容量擴(kuò)散會(huì)隨著時(shí)間的推移變得越來越大。
還有另外幾個(gè)方法能夠使汽車廠商降低成本。第一代系統(tǒng)通常使用控制器局域網(wǎng) (CAN) IC和隔離器,用于與主機(jī)控制器通信。這是一種比較昂貴的通信方式。更新一代的IC擁有經(jīng)改進(jìn)的通信方式。在無需隔離器的情況下,通過隔離式差分通用異步接收器/發(fā)射器 (UART)來完成通信,數(shù)個(gè)bq76PL455A-Q1能夠以菊花鏈配置進(jìn)行通信。價(jià)格低廉的電容器能夠幫助你實(shí)現(xiàn)隔離。
集成的監(jiān)視器和保護(hù)器,以及每個(gè)IC能夠監(jiān)視越來越多的電池節(jié)數(shù)量也有助于進(jìn)一步降低成本。bq76PL455A-Q1能夠監(jiān)視多達(dá)16節(jié)電池,并且具有一個(gè)集成式保護(hù)器,從而極大地降低了系統(tǒng)成本,特別是對(duì)于48V輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)來說更是如此,因?yàn)閱蝹€(gè)IC能夠替代多達(dá)4個(gè)IC、2個(gè)12節(jié)監(jiān)視器和2個(gè)12節(jié)保護(hù)器。
當(dāng)我駕車時(shí),我對(duì)汽車電池組內(nèi)所具有的業(yè)內(nèi)最佳技術(shù)水平而感到高興。我也很愿意駕駛一輛具有更好、更加精確電池管理IC的汽車駛向未來。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 一文掌握UV LED在空凈消殺領(lǐng)域的主要應(yīng)用
- 聚焦汽車智能化與電動(dòng)化︱AUTO TECH 2025 華南展11月,已全面啟動(dòng),邀您共精彩!
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號(hào)
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號(hào)
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀