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OCV曲线最准 抓电动车电池量软件是王道
 

【CTIMES/SmartAuto 鍾榮峰 报导】   2010年08月30日 星期一

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要搞定电动车电池管理系统(BMS),必须兼顾电池管理芯片和电池材料两方面,在这里,芯片要能够精确地掌握电池容量,便需要仰赖软件设计。可以这么说,BMS的核心不在于芯片,而在于软件。

德州仪器(TI)亚洲区模拟产品市场开发协理毛崇知指出,藉由预先掌握各类电池材料独特的OCV曲线和方程序,辅以软件的数学逻辑运算,便能进一步精确掌握电动车电池的容量。 BigPic:500x333
德州仪器(TI)亚洲区模拟产品市场开发协理毛崇知指出,藉由预先掌握各类电池材料独特的OCV曲线和方程序,辅以软件的数学逻辑运算,便能进一步精确掌握电动车电池的容量。 BigPic:500x333

电动车BMS大致可分为电池计量单元和电池充电单元,要精确掌握电动车电池的剩余容量,才能提高电动车电池的行车距离,也才能有效控制电动车电池的充放电效能。

一颗电动车电池不放电时,也会产生电池两极电位差的所谓开路电压OCV(Open Circuit Voltage)。当电流越大时,电池电量Qmax会跟着缩减,电流和电压的变化,就能算出电阻,而电阻会随着温度和电池老化程度有所不同。德州仪器(TI)亚洲区模拟产品市场开发协理毛崇知指出,不同的电池材料所产生的化学特性,都会产生独特的OCV曲线,且不同的温度和电池老化程度,其所产生的OCV曲线也不尽相同。这也是为什么,当各个车厂采用各自化学配方和材料属性的电动车电池时,对于芯片厂商来说,计量电动车电池会是这么具有挑战性的原因。

但是正因为不同电池材料会释放出独特的OCV曲线,因此藉由预先掌握各类电池材料独特的OCV曲线和方程序,辅以软件的数学逻辑运算,便能读取OCV的变化曲线并进行补偿,得以进一步精确掌握电动车电池的容量。这可有效取代读取电池电压变化模式的局限。

目前电动车的锂电池材料,大致上可分为锂钴、锂锰、磷酸锂铁以及日本常用的锂钴锰三元相电池等类。毛崇知深入分析指出,锂钴和锂猛电池材料的OCV曲线都有一定的斜率,藉由测量电压变化对应于放电曲线斜率的方式,还可以掌握一定的电池剩余容量(RM)。但是磷酸锂铁或锂铁电池的放电曲线,却是呈现持平、几乎没有斜率的状态,电压看起来没什么变化,但是剩余电量可能就会有很大的差别。因此藉由读取电压掌握剩余电量的方式还是不够精确的。

采用读取电压掌握剩余电量的模式,不仅无法掌握精确电池容量,在电池均衡效应上同样也会产生难题,特别是磷酸锂铁和锂铁电池。这也是为什么,磷酸锂铁电池目前还没办法有效量产的原因,其一是生产一致性过低,机械化生产设备和量测设备仍显不足,其二是在BMS芯片设计遇到上述难题所导致。

因此,在针对不同电池材料的高电压充放电芯片设计上,目前为止还没有一家电源芯片厂商能提供固定的解决方案,实际上也不会有。电源芯片厂商必须针对不同属性的电池,搭配自己专属的充放电设计,规划出符合各类电动车电池材料属性的芯片解决方案。

關鍵字: 电动车  OCV  PHEV  TI  电池充电器 
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