電動汽車電池變得更加復(fù)雜

電動汽車 （EV） 并不新鮮。它們實際上早于亨利·福特（Henry Ford）100年前成名的汽油動力汽車。然而，他們的缺陷是顯而易見的，他們注定要（接近）過時，直到最近，也許是15年前，當他們卷土重來時。至少從公關(guān)的角度來看，特斯拉為電動汽車所做的工作比其所有前輩的總和還要多。

就像我們每天使用的許多技術(shù)一樣，主流電動汽車所需的技術(shù)也需要幫助。值得慶幸的是，這種幫助正在路上，無論是為車輛供電的電池還是管理這些電池子系統(tǒng)的IC。

這兩個概念都是從消費電子行業(yè)開始的，主要是主流筆記本電腦和智能手機。顯然，規(guī)模完全不同，但概念是相同的。例如，在PC/筆記本電腦繁榮時期，鋰電池技術(shù)得到了極大的改進，這項研究為當今電動汽車中使用的電池鋪平了道路。由于電動汽車所需的功率水平，電池需要從大約 3 V 移動到今天的 400 和 800 V 系統(tǒng)，實現(xiàn)這一飛躍所需的測試是巨大的。在此視頻中了解更多信息。

與此同時，電動汽車中使用的電池管理系統(tǒng)（BMS）也必須實現(xiàn)類似的飛躍。當您的智能手機或筆記本電腦出現(xiàn)故障時，您可以重新啟動，或者在極端情況下，您將失去設(shè)備的服務(wù)。對于汽車故障，情況并非如此。因此，消除所有故障的壓力是巨大的。

英飛凌是電池管理系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，在電壓鏈的各個層面都擁有豐富的經(jīng)驗。就汽車而言，更高的電壓水平需要使用更多的電池，這意味著更復(fù)雜的BMS，具有相同的口頭禪 - 故障不是一種選擇。

BMS 的復(fù)雜性不斷增加

典型的汽車電池單元，取決于其化學(xué)性質(zhì)，標稱電壓在 3.2 到 4.3 V 之間。因此，典型的 400 V 電池組需要 100 多個電池。如今，隨著許多主要汽車制造商轉(zhuǎn)向 800 V，串聯(lián)電池（以及相關(guān)的電池檢測 IC）數(shù)量必須翻一番，達到 200 多節(jié)。

在任何給定時間，電池中都會監(jiān)控兩個關(guān)鍵參數(shù)，即電池單元電壓和電池組內(nèi)多個位置的溫度。此外，汽車制造商平衡電池組中所有電池的電荷，以確保電池正確、均勻地充電和放電。這既是出于安全原因，也是出于磨損原因。這些任務(wù)通常由電池監(jiān)控和平衡IC（也稱為電池管理IC）執(zhí)行。

最新的電池管理IC，包括英飛凌的TLE9012DQU，可以處理多個串聯(lián)電池，英飛凌器件最多可處理12個電池。每個單元的專用ADC和高系統(tǒng)集成度可顯著降低汽車制造商的成本。每個TLE9012DQU器件還具有五個用于溫度監(jiān)控的輸入，無需外部組件即可提供抗熱插拔的魯棒性。

準確性是關(guān)鍵

BMS設(shè)備的準確性至關(guān)重要，這與車輛中部署的電池化學(xué)成分有很大關(guān)系。目前使用的兩種主要化學(xué)品是鎳錳鈷（NMC）和磷酸鐵鋰（LFP）。NMC電池往往具有更高的性能和更高的密度，因此對于給定的電池容量，它們的重量更輕。相反，LFP電池往往更便宜，但對于給定容量來說更重。它們通常用于許多低端電動汽車，但時間會證明即使是這些車輛是否會轉(zhuǎn)向NMC使用。

LFP電池還需要更高精度的BMS，因為它們具有獨特的充電曲線，比NMC等其他化學(xué)物質(zhì)更平坦。這種特性也會隨著細胞的壽命而變化。讓BMS“了解”電池如何隨時間變化至關(guān)重要。例如，與經(jīng)過數(shù)千次循環(huán)的電池相比，全新的電池充電方式不同，并且在充滿電時具有更高的容量。如果BMS不承認這一點，可能會出現(xiàn)問題。電池的磨損和降解也因許多因素而異，包括溫度和使用。這適用于LFP和NMC電池。

無線電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)的下一個演變是無線處理通信。正如您所料，在考慮這種配置之前，必須進行徹底的測試。通用汽車大約一年前宣布，它將在其由偉世通提供的悍馬電動汽車中部署首款無線BMS。通過移除一些電線和相關(guān)線束，汽車制造商可以節(jié)省成本和重量。無線BMS的另一個優(yōu)點是通過移除多個連接器來節(jié)省生產(chǎn)自動化，這通常需要在裝配線上進行人工勞動。將無線信號放在通常的金屬盒內(nèi)有助于保持這些信號的完整和堅固。

英飛凌基于低功耗藍牙的無線BMS解決方案，該解決方案允許使用基于藍牙協(xié)議運行的專有高性能網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。星形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)配置之間的這種混合允許信號最有效地通信，并在連接丟失時通過其他節(jié)點重新路由。

電動汽車即將到來，因為大多數(shù)主要汽車制造商都承諾，未來幾年他們的車輛將有很大一部分由電池供電。BMS必須跟上步伐。

審核編輯：郭婷