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电动车电池背后的先进技术

发布时间:2022-08-09 13:38:30来源:

导读 大家好,小科来为大家解答以上问题。电动车电池背后的先进技术这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧! 解答:1、几十年来,汽车行业

大家好,小科来为大家解答以上问题。电动车电池背后的先进技术这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

解答:

1、 几十年来,汽车行业一直在慢慢整合,而技术和品牌的差异化在减少。动力总成是一个将能量转化为运动的系统。可以说是汽车厂商最宝贵的知识产权,经历了一个多世纪的完善。在这种情况下,造车新势力的出现令人瞩目,因为这意味着动力总成技术正在受到挑战。

2、 一辆典型的内燃机(ICE)车,油箱15元一加仑,500元相当于近千瓦时的电。15元加仑汽油可以换算成一辆内燃机车375英里的续航里程;500元里的千瓦时电能可以换算成电动车1450英里的续航里程。这种巨大的能效优势是电动汽车最终胜出的原因,但这一代电动汽车面临的最大问题是电池容量无法匹配内燃机的续航里程。

3、 挑战是什么?

4、 电动汽车的电池组由数百个串联工作的电池组成,产生的电压从ONG成吴400元到ONG成吴800元不等。过度充电和过度放电会损坏电池或使其过早老化,从而降低其容量或寿命,并最终导致电池故障。电池管理系统的主要功能是确定和控制构成电池报告的每个电池单元的充电状态和健康状况。任何充电至100元%荷电状态或放电至0元%荷电状态的锂离子电池都会降低其容量。确定充电状态需要测量电池电压和温度,这些测量的准确性直接决定了充电管理的状态。总之,电池管理系统的电子器件是尽可能提高电动汽车电池系统运行里程、寿命、可靠性和安全性的关键。

5、 注意:要准确、连续地测量一长串紧密结合的高压电池组中的所有电池绝非易事。测量需要不受逆变器、执行器、开关、继电器等产生的高电气噪声的影响。由于电池组的高电压,电子设备本身也需要被电隔离。最后,电子元器件在磨损、气候条件、车辆使用寿命、行驶里程等因素的影响下,需要运行数年。

6、 电池管理系统的核心

7、 作为集成电路(IC)和解决方案的领先供应商,ADI公司的电池管理产品专注于几个关键方面:单电池测量(电池监控器)、整体电池组测量(电池组监控器)、互联设备的通信网络(通过有线或无线网络)以及控制这些设备的软件。这些电子设备的目标是安全地将所有电池充电到尽可能高的容量,以确保整个电池组获得最大的可储存能量,并充分提高车辆的续航能力。

8、 可以说最关键的器件就是高压电池监控器IC。电池监控器IC可以测量串联电池的电压和温度。通常每个监控器监控12元细胞。电池电压和温度是关键参数;测量精度和同步是关键特征。

9、 基于这些参数,电池管理系统可以在最大安全工作范围内操作电池,而不会对电池施加压力。因此,这些电池监控器的性能对于电池管理系统充分优化车辆续航里程、成本、重量和可靠性非常重要。测量误差会降低电池管理的效率,而ADI公司的电池管理系统产品可以提供精确的测量能力。

10、 ADI公司的ADBMS6815系列精密电池监控器是实现安全性、性能和成本效益的理想组合。该系列由三个基本器件组成,以每个器件监测的电池数量来区分:ADBMS6816监测六节电池,ADBMS6817监测八节串联电池,ADBMS6815监测12节串联电池。三种不同的电池监控器可以满足不同的电池配置,并适用于各种电池组配置。

11、 图1元。多单元监视器的简化描述

12、 此外,这些组件可以通过混合和匹配来组合,以形成合适数量的电池监控通道。因为工作环境包括极端电

13、 ADBMS6815系列电池监控器采用菊花链互连和isoSPI?双线通信接口。这是一个稳定、可靠、对电磁干扰不敏感且电气隔离的网络,可以从电池管理系统微控制器同步操作、轮询和控制ADI公司的电池管理系统设备。因此,通过ADI公司的电池组监控器件,可以同时测量电池组中的所有电池、电池组电流和电池组电压。这种菊花链可以通过到每个器件的一条路径工作,也可以通过环路配置中的两条路径工作。该环路支持在电线或连接器故障的情况下访问电池单元的所有监控数据。

14、 色氨酸合成酶A蛋白

安全

在电池管理系统的所有目标中,确保电池包的安全是最重要的。识别和补救集成电路内的潜在故障需要内置自检能力和冗余。这些功能包括冗余测量路径、改进输入信号之间的同步、自检能力等等。

ADBMS6815系列零件的设计支持ISO26262ASIL-D标准。

注:ISO26262是一个普遍采用的汽车功能安全标准,旨在确保汽车电气设备和系统在整个生命周期内的安全。ASIL-D是本ISO标准中的一种风险分类,代表系统中最高的汽车安全级别。ADI部件的设计和认证旨在支持ASIL-D,确保使用ADI部件的汽车制造商能够实现这一关键里程碑。

此外,通过满足ISO26262标准,设计人员可以满足其它功能安全标准,如IEC61508,从而也满足非自动应用的标准。

低功耗电芯监控

除了确保为车辆提供稳定、可预测、可靠的能源外,电池管理系统还必须确保电芯本身始终是安全的。虽然这种情况比较罕见,但电芯的缺陷会导致电池随着时间的推移而缩短寿命,并导致热失控,造成灾难性的结果。为此,电池管理系统需要对可能预示任何潜在问题的情况进行监控。

电芯并不会因为不使用而处于惰性状态。作为电化学设备,即使在静止状态下,它们也会随着时间而变化。换句话说,即使在车辆不运行的情况下,电池的失效状态也在持续发展。为了持续监控电池包内的电芯(即使车辆处于熄火状态),ADI公司开发了低功率电池监控(LPCM)技术。LPCM是一种先进的电芯监控功能,可定期自动检查电芯的关键参数。通过LPCM功能,电池监控器会提醒电池管理系统唤醒,并在检测到任何潜在问题时进行适当的检查。如果电池监控器未能提供定期确认信号,电池管理系统也会收到警报。

灵活性、功能和成本效益

ADBMS6815系列提供了较理想的功能组合,可满足广泛的要求,并对上述安全性、可靠性和性能提供一些补充作用。这些器件使用相同的封装和引脚,允许设计人员以不同的通道数(每个器件监控6、8、12个单体电池)构建通用设计,通过不同的选项配置,满足更多电池包或电池模组的配置需求。这些产品还包含通用的I/O,可以作为数字输入、数字输出或模拟输入操作。当作为模拟输入操作时,它们可以测量5V以下的任何电压,测量精度与原电池相同。此外,这些辅助测量,如温度或电流测量,可与电芯测量同步,从而获得更准确的荷电状态。

图2.有线电池管理系统的概要

图3.wBMS用无线电取代了通信线路

计算这些I/O引脚也可以控制I2C或SPI子节点设备,实现更复杂的功能,比如增加多路复用器,来扩大模拟输入或EEPROM,从而存储校准信息。最后,这些产品还包含电池均衡能力,在任何电池上都能放出高达300mA的电流。这实现了系统均衡,保持电池包中所有电芯的荷电状态相等。均衡过程可以设置为一个特定的时间段,并在达到预先编程的阈值时自动停止。这样,即使在电芯监控器处于睡眠模式时,也能实现长时间的均衡。

一般特性

?ADBMS6815(12通道)

?ADBMS6817(8通道)

?ADBMS6816(6通道)

■支持汽车安全完整性等级:D

■最大使用寿命总测量误差:1.5mV

■用于高压电池包的可堆叠架构

■304μs内可完成系统中所有电芯电压测量

■具有可编程噪声滤波器的16位ADC

■每通道300mA的无源电池均衡,带有可编程的PWM控制

■2Mbps电隔离串行通信

■仅使用2根电线电容器变压器

■可逆通信支持环形拓扑结构;即使通信路径上有故障,也可以进行通信

■7个通用接口引脚可用作模拟或数字输入或数字输出;支持温度传感器,可配置为I2C或SPI主机

■SLEEP模式电源电流:5.5μA

■48引脚7mm×7mmLQFP封装

结论

未来30年内,世界将从内燃机转向电动乘用车。汽油是一种来自有限资源的产品,其使用效率极低,因而势必会推动这种转变。地缘政治和环境问题只会加速这一趋势。电动汽车是未来的趋势,而电池管理系统技术是一个关键的推动因素。

领先的电池管理系统产品,如ADBMS6815系列,正在推动未来的发展。这些IC经认证符合ISO26262ASIL-D标准,其电芯电压和温度测量精度在业内属领先水平。ADBMS6815系列采用经过道路验证的多代电池监控IC,旨在超越汽车和工业应用的环境、可靠性和安全性要求。它们能够有效满足电动车队和大型储能系统不断变化且具有挑战性的要求。设计人员可以放心地选择ADI公司产品,相信ADI市场领先技术可以提供当今出色的电池管理系统,并在不断扩大创新基础上,促进未来前沿系统的发展。

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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