隨著電動汽車的快速發展,消費者開始高度關注電動汽車的續航里程。甚至有些用戶產生了里程焦慮,生怕出現類似手機電池耗盡突然關機的現象。今天讓我們來詳細聊聊汽車電池電量精確測量的難點和應對方法吧。
很多消費者有疑慮為什么電動車動力電池顯示不“精確”呢?
首先電動汽車動力電池的電量測量要比手機困難得多,很難估計“精確”。
但是隨著電池測量技術的提升,這不再是不可能完成的任務。而是電動汽車開發的重中之重。
電動汽車電池電量測量難點
先來說說困難在哪?電動汽車電池電量準確測量涉及的因素包括:
1. 電動汽車動力電池材料多樣
↑電動汽車動力電池材料多樣
精度是電動汽車電池電量測量的一個重要特性。而電動汽車動力電池材料多樣。包括磷酸鐵鋰LiFePO4電池(紅色曲線),鈷酸鋰電池LiCoO2電池(藍色曲線)和新化學材料電池如三元素NMC電池(黑色曲線)。它們對電池電量測量提出了不同的要求。對于磷酸鐵鋰LiFePO4電池,其放電曲線平緩,電芯電壓測量精度至關重要。為了防止過度充電和放電,電池單元應保持在滿容量的20%到90%之間。在85kWh的電池中,可用于正常行駛的容量僅為60 kWh。如果測量誤差為5%,為了繼續安全地進行電池運行,必須將電池容量保持在25%至85%之間。總可用容量已從70%減少到了60%。
↑電動汽車動力電池安全可用電量范圍
2.電動汽車的使用環境惡劣程度極高
電動汽車北可能去到漠河經歷零下40度的低溫,西可能去到火焰山經歷零上50度的炙烤。同時潮濕、機械應力和長達15年以上的使用壽命都對動力電池提出了和手機電池迥然不同的環境耐受度要求。
3.電動汽車動力電池是電池組,結構復雜
↑電動汽車電池組
電動汽車動力電池是由最基礎的電芯Cell組成電池模塊Module,再由模塊Module組成電池組Pack。而手機為單體電芯。電動汽車電池由幾節電池串聯組成。一個典型的電池組(具有96節串聯電池)以4.2 V充電時會產生超過400 V的總電壓。電池組中的電池節數越多,所達到的電壓就越高。
所有電池的充電和放電電流都相同,但是必須對每節電池上的電壓進行監控。為了容納高功率汽車系統所需的大量電池,通常將多節電池分成幾個模塊,并分置于車輛的整個可用空間內。典型模塊擁有10到24節電池,可以采用不同配置進行裝配以適合多個車輛平臺。模塊化設計可作為大型電池組的基礎。它允許將電池組分置于更大的區域,從而更有效地利用空間。
↑電池組的水桶效應
同時動力電池由于由多個電芯組成,因此最弱的電芯就限制了整體電池組的性能。也就是大家熟知的水桶效應,整體的電量受制于最弱電芯的電量。過度充電或者過度放電都會損壞相應電芯。
電池測量技術的提升助力電動汽車電池電量的精準測量
在汽車電動化的浪潮中,全球領先的高性能模擬芯片大廠ADI基于長期積累的汽車電氣化廣泛經驗,通過提供更低排放、更高效率、更高可靠性和安全性的解決方案,讓電池管理、動力總成和信息娛樂等系統保持高性能的同時變得更小、更輕、更可靠,推動更環保高效的未來汽車早日落地。鋰電池動力系統需要具備以下功能特性:監測功能;在苛刻的環境下能夠保持良好的性能;提供可靠、安全的電量管理。
ADI從2007年發布第一款鉛酸電池管理IC,就在這個領域占據了全球領導地位,同時也跟隨電動汽車的趨勢向鋰電池管理系統大步邁進。ADI鋰電池監控IC產品目前已經發展到第五代,安全性、精度和性能處于業界領先地位,例如在關鍵的監測功能上ADI借助獨特的掩埋式齊納基準電壓源和噪聲濾波模擬與數字轉換器,可以實現極高的電壓測量精度,對于提升續航里程這個關鍵指標非常重要。
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