作者：StefanoZanella

電動(dòng)汽車自問世以來在市場上獲得了廣泛的好評(píng)，人們認(rèn)為電動(dòng)汽車幾乎沒有噪聲，并且百公里加速的能力要比汽油驅(qū)動(dòng)汽車優(yōu)秀，并且在行駛壽命上也要優(yōu)于傳統(tǒng)汽車。

而這些優(yōu)點(diǎn)重要是因?yàn)殡妱?dòng)汽車的動(dòng)力來自于電能，而非依靠汽油作為燃料發(fā)動(dòng)。從電動(dòng)汽車發(fā)展起來開始，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。

但有多少組電池并不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是對這些電池進(jìn)行管理的電池管理集成電路IC，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)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。

相信很多從事電源管理行業(yè)的朋友都對這些電池管理電子元器件的性能感到好奇，特別是諸如TI的bq76pL455A-Q1的電源管理IC的性能到底怎么樣；實(shí)際上，很多電動(dòng)汽車使用的正是這款器件，并且提升了車輛的性能。作為駕駛員，要對電池的續(xù)航里程、充電完成時(shí)間。電池狀態(tài)等信息進(jìn)行確認(rèn)。下面就來來看看IC所具有的不同技術(shù)規(guī)格如何幫助實(shí)現(xiàn)駕駛員要的功能。

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)的人都了解，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)指按時(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，不過這些方法都會(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相關(guān)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。

圖1一個(gè)LiFEpO4電池的SoC曲線

監(jiān)視要測量電壓、電流和溫度。諸如bq76pL455A-Q1的監(jiān)視IC，關(guān)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。請注意，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，所以電池能夠出現(xiàn)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)，電池會(huì)老化的很快。

安全性

到純電動(dòng)汽車問世，電池技術(shù)出現(xiàn)在汽車整體設(shè)計(jì)中的時(shí)間已經(jīng)超過150年，那么汽車電池的安全性是如何保證的呢？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)。假如監(jiān)視器或保護(hù)器檢測到一節(jié)電池處于過壓閥值上或者處于欠壓狀態(tài)下，那么充電或放電將終止。假如監(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)在汽車安全性的開發(fā)方面。這也是為何一個(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)證已含義的內(nèi)部功能，并且能夠以多種方法在安全性方面為用戶供應(yīng)幫助。

成本

對成本的控制將很大程度上影響到電動(dòng)汽車最終的售價(jià)。顯而易見的，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)確性拉高了的保護(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。假如沒有電池均衡，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，它們能夠保持的電荷數(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。

此外降低成本的方法還有很多種，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，特別是關(guān)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。

關(guān)于駕駛者來說，沒有什么比駕馭一輛擁有業(yè)內(nèi)較高技術(shù)含量的電動(dòng)汽車更令人感到興奮和安心的了。而這一切的基礎(chǔ)就是一款性能佳可靠性高的電源管理控制IC。一款優(yōu)秀的電源管理控制IC將為電動(dòng)汽車駕駛者帶來全新的不同體驗(yàn)。

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