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电动汽车充电管理市场上演龙争虎斗

2018-09-29 18:19:42 作者: 0人读过 | 我要赞

电动汽车充电管理市场上演龙争虎斗

。今年年底前深圳投入运营的纯电动出租汽车达到100至200辆,明年底达到800辆。到2012年,深圳示范推广的新能源汽车将达到2.4万辆,到2015年达到10万辆。预计到2020年,中国新能源汽车的比例将占全部汽车的1/2,约为6500万辆。

电动汽车汽车动力电池的首选是锂离子电池,并有望在2015年占据市场主导地位,因为它具有较高的能量密度。然而锂电池电池极不稳定,任何一节锂电池过充就会导致电池温度迅速升高,并引发整个电池组燃烧或爆炸。

另一个关键点是锂电池的一致性问题。长时间使用下,各节锂电池的材质老化不同步而造成差异变大,生产工艺、材质等的细微差异,在长时间的使用下,会使得单个电池的电压、内阻、容量产生较大差异变化;不同批次的电池容量,内阻等特性也略有不同;电池组个别电池内部的软短路所导致的自放电、电池组内不同区域温度变化不同、串并联电池其工作电流电压分布不均匀都会导致电池不一致;锂电池系统的局部漏电,也会导致每节锂电池的特性变化不同。

由于电动汽车动力电池的容量大多在35KWh以上,因此每辆电动汽车通常都需要由几百节锂电池串联组成的动力电池包

电动汽车充电管理市场上演龙争虎斗

,这就需要精心的设计、先进的监测和均衡方案才能确保其安全工作。

电池管理系统(BMS)是新能源汽车必备的重要部件,与动力电池组、整车控制系统共同构成新能源汽车的三大核心技术。随着新能源汽车的不断升温,越来越多的企业已经认识到电池管理系统在新能源汽车产业化过程中的重要作用,看到其背后蕴藏的巨大商机;但另一方面,电池管理系统也因其性能挑战,而成为新能源汽车进一步发展急待突破的瓶颈。

凹凸科技副总裁兼深圳分公司总经理高汉荣表示:”除了快速地、精确地实时监测动力电池的各项工作参数,电池管理系统的一个重要功能是热管理。”

他指出,温度实际上对电池的特性:性能、可靠性、安全与寿命有很重要的影响,电池热量管理的目的是使蓄电池及其各模块工作在理想的温度状态,使电池箱各处的温度尽可能一致,避免因温度过高引起的电池造成差异、不均衡或损坏。为此,电池管理系统(BMS)监控每节锂各电池的温度,并根据实际应用需求,而采用不同的温度控制策略。

目前业内有分立式和集成式两种锂电池充电状态监测解决方案来解决电动汽车动力电池包的充电管理问题。分立式充电监测解决方案的缺点是体积庞大、价格昂贵(需要昂贵隔离电路),可靠性也低于集成式监测方案。

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”分立式方案在初期比较流行,很大原因是没有出现集成式硅片方案。分立式方案需要多路隔离或信号电平搬移,具有元件多,电路面积大,功耗大,成本高等不利因素。”ADI大中华区汽车电子商务经理李防震表示,”两年前主流半导体厂商开始提供集成式硅片方案。集成式方案只需少量信号隔离,接口简单,元件数量少,电路面积小,功耗降低,成本降低,同时也提高了电池监测精度。”

据可靠内部消息,目前比亚迪还没能实现其e6纯电动汽车的集成式监测管理,目前仍在采用分立式解决方案。当然,目前业内4家主要的集成式锂电池充电管理解决方案供应商ADI、Linear、Maxim和O2Micro都在积极抢占这一巨大市场。

ADI推出了可监控6节锂电池的AD8280锂离子电池安全监控器,O2Micro推出了13节锂电池信息采集IC OZ8902,Linear推出了12节锂电池充电监视IC LTC6208,Maxim推出了高压12节锂电池监测IC MAX11068。

AD8280是一款用于锂离子电池组的纯硬件安全监控器,配有用来监控6个电池的输入以及2个温度传感器(NTC或PTC热敏电阻)。多个AD8280器件可以通过菊花链方式连接起来,以监控远远多于6个电池的电池组,而无需使用大量隔离器。输出可以配置为独立或共用报警状态。

AD8280 为集成式解决方案,可以针对过压、过温或欠压这三种状况中的任何一种提供共享式或单独式报警。其它优势包括:具有自测功能,因此特别适合混合动力和电动汽车等高可靠性应用;大范围连续的行程点设置,为适配各种不同材料的锂电池提供了灵活度;灵活的安全监控配置;菊花链通信选项,使得对高压单元中隔离器的需求减至最少;低功耗模式,将不工作时的电池漏电减至最低;符合AEC-Q100和EMI标准,适用于汽车应用;工作温度范围为-40至+105℃。

该器件独立于AD7280等主监控器工作,内置自用基准电压源和LDO,二者均完全采用电池组供电。基准电压源与外部电阻分压器一起,用来设置过压/欠压的跳变点。每个电池通道都含有可编程去毛刺(D/G)电路,以免瞬时输入电平引发报警。

李防震指出:”与现有的芯片方案不同,这种新的电池监测技术具有非常全面的功能,包括电压和温度测量、故障报警输出及电池平衡能力并具有同类最高的技术指标。由于无需使用多重隔离器,因此可以将器件堆叠在高压环境中(对于3.5V锂离子电池超过400V),该技术可节省系统成本。”

ADI在今年4月份推出了应用于能源、工业和汽车应用的锂电池监控和保护系统,该系统可以避免过压、过温和欠压损害,不仅确保使用者的安全,改善电池性能并延长续航时间,还能监控和平衡每个电池单元。

他说:”ADI的锂电池监控和保护系统可以使电源系统设计师能替换昂贵的分立器件方案,降低功耗并减小系统空间。”

凹凸科技(O2Micro)首款汽车级高速电池信息采集芯片OZ8902支持多达255颗芯片的级联能力,通过芯片间SPI高速垂直总线通讯功能,不需隔离即可完成和MCU的通讯。每颗OZ8902芯片可以监控多达12路的电压信号和12路温度检测信号。BMS主控制器MCU可以通过垂直SPI通讯总线很容易地和多颗级联的OZ8902芯片通信。

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OZ8902 支持BOD技术和软件均衡,可以通过外部分流电阻的选择来调节均衡电流的大小,从而有效延长电池包的寿命。OZ8902芯片支持电池电压信息同步触发扫描和许多断线诊断功能、均衡模块的诊断功能等的自我诊断功能;拥有完整的过压、欠压、高温、低温、电池不平衡的监控及告警能力,且自动扫描速度/周期可依实际需求而设定。

高汉荣表示:”我们早在2004年就开始涉足多节电池管理芯片在纯电动车/混合动力汽车应用中的开发。OZ8902是凹凸科技依照汽车规范要求所开发的电池管理芯片,支持锂电池、燃料电池、镍氢电池等各种新型电池的应用,可以广泛用于各种电动汽车和大规模储能系统。

他说,由于锂离子电池能量密度高、体积小、重量轻,目前全球主要汽车大厂,都看好且致力于锂电池电动汽车的研发,尤其是对磷酸铁锂电池在电动汽车的应用,看法趋于一致。凹凸科技除了提供高安全性的电池管理芯片及电池管理系统平台应用于锂电池电动汽车上,同时,依照中国国情的特色,我们也已开发出管理动力铅酸电池的电池管理系统平台,以发挥铅酸电池的高安全性及低成本优势,补足其因电池不均衡而造成使用寿命短的问题。

目前OZ8902已经被广泛应用于电动工具、电动自行车、电动摩托车、轻型电动车以及UPS电源等系统上电池的管理应用中。

高汉荣强调:”我们于2007年初就已开始量产全球首款能够管理多达13节电池的BMS芯片OZ8902,目前OZ8902已经被广泛应用于电动工具、电动自行车、电动摩托车、轻型电动车以及UPS电源等系统上电池的管理应用中,该芯片也已被用于开发上海世博会所用的电动游览车。”

Linear高度集成的多节电池监视芯片LTC6802,能测量多达12个单独的电池。该器件的专有设计使得能够把多个LTC6802串联起来(无需使用光耦合器或光隔离器),以实现长串串接电池中每节电池的精准电压监视。

LTC6802能够对每节电池电压进行快速而准确的测量(允许电池组电压高达1000V),因此实现了上述目标。

LTC6802是为克服汽车和工业应用的恶劣环境和可靠性挑战而设计的,它保证能在-40到+85℃的温度范围内可靠工作,最大总测量误差在整个工作温度范围内保证小于0.25%,而且电池组中每节电池的电压测量都可以在13ms之内完成。

Maxim高压12节电池监测芯片MAX11068,适用于混合动力车、电动车和其它多节串联电池组供电系统。该高度集成方案采用专有的阶梯形SMBus通信总线,允许以菊链方式将多片MAX11068连接在一起,无需昂贵的隔离器件。

MAX11068集成了安全和诊断功能以及多种可配置功能,有效解决了大容量电池组的安全监测和精确均衡问题。

MAX11068允许连接多达31个器件至串联电池组,对多达372节电池进行监测。基于电容的接口提供了成本极低的电池组间隔离,消除了级联电气故障。

Maxim的集成式充电监测方案比分立方案节省75%的空间,并可将典型的电池管理系统成本从250美元降至50美元。(/李骄)

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