混合動力/電動汽車:驅動IC挑戰高性能

　　電池及其管理是焦點

　　純電動汽車/混合動力汽車還有另外一個屏障需要跨越，即電池的續航能力。所以電池技術需要在容量、壽命和生產成本及重量方面取得重要突破。

　　愛特梅爾公司 (Atmel) 汽車電子亞太區營銷總監吳彥翔告訴筆者，汽車業正在重點研究如何增加完全混合動力和插入式混合動力汽車的電池容量，從而能夠以較少的電能，行駛最長的距離。鋰離子電池具有先進的性能，因而成為現代高性能電池之首選。　　

               

　　鋰離子電池存儲的電量較傳統的鎳氫(NiMH)電池多出很多，而體積和重量則比后者分別減小30%和50%。不過，縱使鋰離子電池在尺寸、重量、再充電速度、壽命周期和抵抗存儲器效應方面都具有突出的優勢，但是它們在過充狀態或深度放電過程中往往會發生過熱現象。因此，在鋰離子電池的使用中，保護和安全功能是極為重要的。

　　汽車電動化的主要困難在于能源和實施方法，據悉，目前僅有一些OEM制造商在混合動力系統方面取得了成功。從頭開始開發這類復雜的系統需要花費大量的時間和努力。這也是主要的OEM廠商開始在汽車電子項目方面進行合作的原因。在汽車電子的開發中，電池組的安全性也是一個主要的關注問題?，F今汽車使用兩項主要的電池技術，兩者各有其優缺點。

　　電池檢測的三要素

　　由上可見，電池檢測是模擬IC公司的主攻方向。ADI公司汽車電子戰略市場部應用經理沈飛指出，現代電動汽車系統需要監測及控制電池組、電機和變換器。惡劣的電磁干擾和溫度環境，以及對極低缺陷率和產品長效使用的期望，要求這種系統必須經過精心設計和全面測試，以便管理數百伏的電池組，并達到毫伏級的檢測與校正精度。千伏級隔離和數百安培至數毫安的電流，要求加強通信與保護，提高系統在汽車使用壽命內的質量和精度。

　　隨著業界對電池電量計算的精度要求不斷提高，越來越優異的電池工藝技術的出現，使電池充放電曲線更加平坦，所以電池管理芯片需要擁有更高的測量精度。另外，由于鋰電池的失效特性，電池管理系統的可靠性和安全性至關重要。國內廠商開始關注系統級的安全性設計，以及ISO26262標準的引入。在電池管理芯片領域，主流半導體廠商均在芯片中集成了越來越完備的故障報錯機制、數據校驗機制、以及冗余監控機制，以幫助客戶實現更高等級的系統級安全。最后，很多廠商開始關注效率更高的主動式電池均衡，以降低電池管理模塊的發熱，節省電量消耗。這些問題的解決，意味著消費者所擔心的電池系統安全性、電池的使用壽命以及成本等一系列問題隨之迎刃而解，將加快新能源汽車的普及速度。

　　BMS IC嚴酷條件下的高性能

　　凌力爾特公司產品市場經理Brian Black認為，電池管理系統 (BMS) 所依賴的是電池監視器IC執行以下任務的性能：監視電池組中每節電池的健康狀況、控制每節電池的充電狀態、以及確保系統處于安全和可靠的狀態。

　　BMS IC可準確地測量電池組中每節電池的電壓，并擁有使這些測量與電流和溫度測量相關聯的能力。這些測量的準確度決定了電池的總可用容量。如果使用的 BMS IC準確度欠佳，那么設計師就必須為測量留出更多的保護區間以應對最壞情況誤差。這意味著電池的可用容量比采用高準確度BMS IC時要低，因而限制了汽車的行駛距離。必須在嚴酷條件下保持高準確度，此類條件包括寬溫度變化范圍、高共模電壓、源自逆變器的高EMI(電磁干擾)噪聲水平，以及長久的工作壽命。BMS IC必須提供盡可能高的測量準確度。另外，它還必須提供穩健的通信以避免測量數據受損。

　　電池管理IC還起著平衡電池電量的重要作用，以最大限度地提高電池的可靠性和能量容量。此外，BMS IC 還必須有助提升于汽車的安全性和可靠性。

　　部分企業方案

　　凌力爾特
　　是量產型集成高精度BMS IC的市場領先供應商。采用其針對BMS應用IC的汽車在世界各地行駛已有多年。2012 年 10 月底，將宣布一款面向BMS應用的重要新產品，性能有了大幅度改進。