作者：StefanoZanella

電動汽車自問世以來在市場上獲得了廣泛的好評，人們認(rèn)為電動汽車幾乎沒有噪聲，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)點重要是因為電動汽車的動力來自于電能，而非依靠汽油作為燃料發(fā)動。從電動汽車發(fā)展起來開始，從4節(jié)串聯(lián)（微型混動汽車），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（電動和混動汽車），根據(jù)汽車技術(shù)規(guī)格的不同，會有一節(jié)或很多節(jié)并聯(lián)電池。

但有多少組電池并不是重點，重點是對這些電池進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，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；實際上，很多電動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、充電完成時間。電池狀態(tài)等信息進行確認(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）。有手機的人都了解，電池的容量會隨著時間的推移而逐漸下降。一個電池在一個指按時間點上能夠保存的最大電荷量被稱為健康狀態(tài)（SoH）。計算SoH和SoC的方法有很多，不過這些方法都會計算電池電壓、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。電池電壓中的一個小誤差就有可能導(dǎo)致SoC估算中的巨大誤差。

圖1一個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：這個準(zhǔn)確度包括所有由回流焊和前幾個熱循環(huán)所導(dǎo)致的偏移。有時候，數(shù)據(jù)表技術(shù)規(guī)格會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，電池會老化的很快。

安全性

到純電動汽車問世，電池技術(shù)出現(xiàn)在汽車整體設(shè)計中的時間已經(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間恰到好處。通常情況下，一個BMS具有一個單獨的保護器——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)視器或保護器少報電壓，另外一個將停止充電放電。

事實上，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間花費在汽車安全性的開發(fā)方面。這也是為何一個IC具有如此之多的自我診斷特性，并且一個監(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，同時具有內(nèi)置自檢以驗證已含義的內(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汽車最終的售價。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帶，而反過來，也就表示要更多精確的監(jiān)視器和保護器。通常情況下，保護器不如監(jiān)視器精確，所以，實際上是保護器的準(zhǔn)確性拉高了的保護帶數(shù)量。

主動和被動電池節(jié)均衡是另外一個重要特性。假如沒有電池均衡，那么大容量電池會很快失效。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池?zé)o電時，放電驅(qū)動停止。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿時，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。被動均衡在這方面的表現(xiàn)很不錯，事實上，你可以拿一個不可用的電池組，并且對其進行一次均衡，以消除漂移效應(yīng)。然而，隨著時間的推移，電池節(jié)的容量，它們能夠保持的電荷數(shù)量也會發(fā)生改變，并且容量擴散會隨著時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bq76pL455A-Q1能夠以菊花鏈配置進行通信。價格低廉的電容器能夠幫助你實現(xiàn)隔離。

集成的監(jiān)視器和保護器，以及每個IC能夠監(jiān)視越來越多的電池節(jié)數(shù)量也有助于進一步降低成本。bq76pL455A-Q1能夠監(jiān)視多達(dá)16節(jié)電池，并且具有一個集成式保護器，從而極大地降低了系統(tǒng)成本，特別是關(guān)于48V輕度混合動力系統(tǒng)來說更是如此，因為單個IC能夠替代多達(dá)4個IC，2個12節(jié)監(jiān)視器和2個12節(jié)保護器。

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將為電動汽車駕駛者帶來全新的不同體驗。

更多相關(guān)資料：

bq76pL455A-Q1數(shù)據(jù)手冊應(yīng)用比較工具與軟件樣片與購買