手机网站
手机网站
随着电动汽车的迅猛发展，消费者开始关注电动汽车的续航距离。 此外，有些用户对行驶距离感到不安，因为他们害怕手机电池突然关机。 今天，让我们详细谈一谈正确测量汽车电池馀量的难点和应对方法。
为什么提到问题的电动汽车的动力电池不是“正确”的呢？
首先，电动汽车的动力电池的电量测定比手机要困难得多，不能推测“正确”。
但是随着电池测量技术的提高，这已经不是不可能的任务了。 是电动汽车开发的关键。
电动汽车蓄电池电量测量难点
首先，让我们谈谈困难在哪里吧。正确测量电动汽车电池能量的主要原因是，电动汽车的动力电池材料多样化
↑电动汽车的动力电池材料多样
精度是电动汽车蓄电池电量测量的重要特性。 电动汽车的动力电池材料多样。 包括磷酸铁锂LiFePO4电池(红色曲线)、钴酸锂电池LiCoO2电池(蓝色曲线)、三元素NMC电池(黑色曲线)等新化学材料电池. 这些对电池的电量测定提出了不同的要求。 在磷酸铁锂LiFePO4电池中，放电曲线平缓，核心电压的测量精度很重要。 为了防止过充电和放电，请将电池单元控制在满容量的20~90%的范围内。 在85kWh的电池中，通常的行驶能够使用的容量是60.9 kWh。 测量误差为5%时，为了使电池保持安全运行，电池容量必须保持在25~85%。 总可用容量从70%减少到60%。
↑电动汽车动力电池的安全可使用电量范围
2 .电动汽车的使用环境极差
电动汽车北到漠河，经历零下40度的低温，西到火焰火山，经历零上50度的灼热。 同时提出了湿气、机械压力和15年以上寿命对功率电池和手机电池完全不同的环境耐受性要求。
3 .电动汽车动力电池是电池组，结构复杂
↑电动汽车的电池组构造
电动汽车的动力电池由最基础的电池单元Cell构成电池模块，并且由模块模块构成电池组。 手机是单体的核心。 电动汽车的电池由几节电池串联而成。 典型的电池组( 96节串联电池)在4.2 V充电时会产生超过400 V的总电压。 电池组的电池数量越多，到达电压越高。 所有电池的充电和放电电流相同，但每个节电池的电压需要监视。 为了容纳高功率汽车系统所需的大量电池，通常将多个电池分成若干模块，并在车辆的整个可用空间内进行布置。 典型模块具有10~24个电池，能够在不同配置下适应多个车辆平台。 模块化设计是大型电池组的基础。 这样可以将电池组件放在更大的区域中，从而更好地利用空间。
↑电池组的水桶效果
同时，由于动力电池由多个铁心构成，因此最弱的铁心限制了电池组整体的性能。 即众所周知的水桶效应，全体的电量被最弱的核心的电量所左右。 过充电或过放电会破坏对应的核心。
提高电池测量技术准确测量辅助电动汽车的电池电量
阐述了电动汽车蓄电池电量测量的难点，谈了解决办法。 实际上，随着电池测量技术的迅速提高，电动汽车的电池量正确测量得到了辅助。 这也是目前电动汽车开发的关键。 其核心技术之一是电池管理系统BMS。
↑电池管理系统BMS应用程序框图
电池管理系统BMS的应用框图示出了典型的具有96个电池的电池包，并且将其分为8个模块，每个模块具有12个电池单元。 在本例中，电池监视器IC是可测定12个电池的LTC6811。 该IC具有0 V到5 V的电池测量范围，适用于大部分的电池化学应用。 串联连接多个设备，可同时监视较长的高压电池组。 此设备包括每个电池的被动平衡。 数据在隔离网格的两侧交换，计算SOC，控制电池平衡，检查SOH，由将整个系统保持在安全限制内的系统控制器编译。 以高核心测量精度扩大可使用电量范围
↑核心电压测量精度和蓄电池可使用电量范围
BMS技术作为电池组背后的“脑”，管理电力输出、充放电，在车辆运行中提供正确的测量。 可以以更高的核心电压测量精度扩大电池的可使用功率范围。 将精度提高到1% (磷酸铁锂LiFePO4电池中，1 mV的测量误差相当于1%的SOC误差)，电池在满容量的21%到89%之间可以运转，增加了8%。 使用同样的电池和高精度的BMS，可以增加每次充电的汽车行驶距离。
以腺半导体ADI为例，BMS电池管理系统的电池主监视IC产品重复了第4代。 能够以1.2 mV以上的精度监视12个以上的核心通道的电压和温度。
2 .精密齐纳参考源应对严酷的环境挑战
↑BMS IC内部框图
BMS电路设计者通常基于数据手册的规范估计电池测量电路的精度。 实际应用中其他效果通常在测量误差中占主导地位。 影响测定精度的主要原因是PCB组装应力、湿度、温度漂移的长期漂移
完美的技术要考虑到所有这些因素，提供非常好的性能。 IC的测量精度主要受基准电压Voltage Reference的限制。 基准电压对机械压力很敏感。 PCB焊接过程中的热循环产生硅应力。 湿度是硅应力的另一个原因，因为封装吸收水分。 硅应力随时间的推移而缓和，导致基准电压的长期漂移。
↑精度影响PCB组装应力(左上)湿度(右上)温度漂移(左下)长期漂移(右下)
LTC68xx系列采用实验室级齐纳二极管基准电压源，是ADI经过30多年完善的技术。 埋入型齐纳二极管在硅表面下面放置结，远离污染物和氧化层的影响。 结果表明，齐纳二极管具有优异的长期稳定性、低噪声、较准确的初始公差。 整个汽车级温度范围从-40°C到+125°C，漂移小于1 mV。 随着时间的推移，齐纳二极管的基准电压源具有更好的稳定性，至少比带隙基准电压源高5倍。 同样的湿度和PCB组装应力测试表明，嵌入式齐纳二极管的性能优于带隙基准电压源。
3 .电芯均衡地打破水桶效应
0
↑带泄放电阻的无源电池平衡器
BMS还提供了重要的保护措施，防止电池损坏。 电池组由多组独立的电池单元组成，这些电池单元无缝协作，为汽车提供最大的功率输出。 如果电池单元之间的平衡被破坏，受到压力的影响，充电会提前结束，电池整体的寿命会缩短。
无源平衡使电池组的每单位容量与最弱的单位大致相同。 在充电周期中使用相对较低的电流，从高SoC电池消耗较少的能量，将所有电池单元充电至最大SoC。 这是通过与各电池单元并联连接的开关和泄漏电阻来实现的。 由于高SoC电池放电(电阻消耗)，所以所有电池单元都能够继续充电，直到充满电为止。
↑动力电池的可使用电量与无用电量的关系
以上，电池测量技术的提高，扩大了电力可使用范围，通过正确的纳米基准源平衡严酷环境的挑战和电芯，打破桶效应，有助于电动汽车的电池电量的正确测量。 相当于将啤酒顶部的泡沫控制在最小限度，留下真正美味的酒。 未来电动汽车的蓄电池技术肯定会更准确、智能。 消除用户行驶距离的不安，让消费者安心游泳。
