从几毫伏到数英里:电池管理集成电路 (IC) 如何影响汽车性能
我对纯电动车的热爱是不言而喻的。他开全纯电动车早已有四年多的时间段了,行车公里数有60000公里,大概100000千米。我选择纯电动车的因素有很多,但是说到底是由于纯电动车确实非常好。它清静得十分,它的提速特性无人可敌,也不用更换机油,并且想到哪儿就去哪,压根无需考虑到速率或時间针对驾驶里程数的危害。
从4节串连(小型混动汽车),到12-16节串连充电电池(轻微混合汽车),直至96节串连充电电池(电动式和混动汽车),依据新能源技术规格型号的不一样,会出现一节或许多节串联充电电池。殊不知,从IC的方向考虑,串连充电电池节的总数才算是关键环节,串联充电电池节总数可按照须要随便明确。充电电池智能管理系统 (BMS) 是驾驶人员、车辆和电瓶中间的主要桥梁。BMS包括监控和维护充电电池的电子元件。我经常对这种电池管理电子元件的特性觉得好奇心,尤其是例如bq76PL455A-Q1的电池管理IC的特性究竟如何;事实上,恰好是这款元器件使我的车辆可以一切正常驾驶的与此同时,还增强了车子的特性。做为驾驶人员,我急缺了解充电电池的里程数,及其汽车充电进行的時间。我都想要知道,我的电池状态是否优良。因为我很愿意了解我的机动车能够更快加快。大家一起来看看IC所具备的差异技术性规格型号怎样协助完成我所须要的作用。
里程数和加快
里程数是此外一个掌握充电电池剩下电势的方式 ,这一主要参数被称作正电荷情况 (SoC)。有智能手机的人都了解,充电电池的容积会由于時间的变化而逐步降低。一个充电电池在一个特定时间点上可以存放的较大 电荷量被称作身心健康情况 (SoH)。测算SoH和SoC的办法有很多(请查询TI Impedance Track™ 技术性),而这种方式都是会测算电池电压、电池温度和锂电池组电流量。
一些磷酸铁锂化学电池,例如硫酸铵锂铁电池,SoC相对性于电池电压的线条十分轻缓。电池电压中的一个小偏差就会有也许造成 SoC估计中的很大偏差。
一个LiFEPO4充电电池的SoC曲线图
监控必须精确测量工作电压、电流量和溫度。例如bq76PL455A-Q1的监控IC,针对大概4.5V的电池电压,它在0°C至65°C温度范围内的精确度数值2mV,在-40°C至105°C温度范围内的精确度数值4mV,一般 状况下,电池电压精密度在较大水平上在于键入工作电压。一定要注意,我在这探讨的是真真正正的精确度:这一精确度包含全部由回流焊炉和前好多个热力循环所致使的偏位。有时,数据分析表技术性规格型号会与你在电路板上见到的值大不一样。加快也与SoC息息相关,因为电池电压降低,因此充电电池可以形成的功率也降低了。任一SoC上的太多电流量,特别是在处在低SoC时,都是会加快充电电池的脆化。
安全系数
到迄今为止,充电电池在机动车中的使用早已有150年的时间了,因此汽车制造商也在这一方面给予协助。她们是怎么保证的呢?车辆终止电池充电和释放电能的時间恰如其分。一般状况下,一个BMS具备一个独立的保护装置——这也是一组电压比较器,他们查验每个电池的工作电压,而且保证电池电压在合理的范畴内。假如监控器或保护装置监测到一个电池处在过电压阈值上或是欠压保护情况,那麼电池充电或充放电将停止。假如监控器或保护装置少报工作电压,此外一个将终止电池充电充放电。
实际上,尽管常见故障非常少产生,可是大部分汽车制造商都将它们的大多数時间耗费在车辆的安全系数开发设计上。这也是为什么一个IC具备这样之多的自我诊断特点,而且一个监控器可以确诊绝大多数操作系统的缘故。比如,bq76PL455A-Q1可以查验路线断掉,与此同时具备内嵌自查以认证已定位的内部结构作用,而且可以以各种方式在安全层面为使用者带来协助。
成本费
和我对纯电动汽车的喜爱水平一样,因为我很期待纯电动车可以再划算一些。很显著,在车辆成本费中,充电电池占了非常大市场份额。降低费用的最容易办法便是少消费多做事。在充电电池主要用途中,这就代表着更小的防护带,而相反,也就表明必须大量精准的显示器和保护装置。一般 状况下,保护装置比不上监控器精准,因此 ,事实上是保护装置的精确性拉升了维护带总数。
积极和处于被动充电电池节平衡是此外一个关键特点。要是没有充电电池平衡,那麼大容量锂电池会快速无效。当第一节充电电池无电时,充放电推动终止。当第一节充电电池充斥着时,电池充电终止。在沒有平衡的情形下,第一节彻底充放电的充电电池与第一个充斥着电的充电电池互无关紧要;充电电池平衡降低了这两个电池中间的正电荷差别。处于被动平衡在这些方面的表現很非常好,实际上,你能拿一个不能用的锂电池组,而且对其开展一次平衡以清除飘移效用。殊不知,伴随着時间的变化,充电电池节的容积可以维持的正电荷总数也会发生改变,而且容积蔓延会由于時间的变化越来越越来越大。
也有此外好多个办法可以使汽车制造商控制成本。第一代系统软件一般应用控制板局域网络 (CAN) IC和隔离器,用以与服务器控制板通讯。这也是一种较为贵重的通信方式。升级一代的IC有着经改善的通信方式。在不用隔离器的情形下,根据防护式差分信号通用性多线程信号接收器/信号发射器 (UART)来进行通讯,多个bq76PL455A-Q1可以以菊花链配备开展通讯。质优价廉的电力电容器可以协助你完成防护。
集成化的显示器和保护装置,及其每一个IC可以监控愈来愈多的充电电池节总数也有利于进一步控制成本。bq76PL455A-Q1可以监控高达16个电池,而且具备一个集成化保护装置,进而很大地减少了系统软件成本费,尤其是针对48V轻微油电混合系统软件而言更是如此,由于单独IC可以取代高达4个IC、两个12节监控器和两个12节保护装置。
在我开车时,我对车辆锂电池组内所具备的业界最好技术实力而非常高兴。因为我很想要安全驾驶一辆具备更强、更为精准电池管理IC的车辆驶往将来。
创作者:Stefano Zanella
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