【導讀】電動(dòng)汽車(chē)（e-mobility）的增長(cháng)越來(lái)越快，這要歸功于汽車(chē)，公共汽車(chē)，貨運卡車(chē)和帶有電動(dòng)汽車(chē)的踏板車(chē)的雪崩。這也導致了采用創(chuàng )新解決方案的電動(dòng)汽車(chē)電池和動(dòng)力總成制造技術(shù)的飛速發(fā)展。這些都提高了效率并降低了運營(yíng)成本。逐步過(guò)渡到車(chē)輛的48V電源總線(xiàn)和引入高壓電池需要采用適當的熱管理技術(shù)。
電動(dòng)汽車(chē)（e-mobility）的增長(cháng)越來(lái)越快，這要歸功于汽車(chē)，公共汽車(chē)，貨運卡車(chē)和帶有電動(dòng)汽車(chē)的踏板車(chē)的雪崩。這也導致了采用創(chuàng )新解決方案的電動(dòng)汽車(chē)電池和動(dòng)力總成制造技術(shù)的飛速發(fā)展。這些都提高了效率并降低了運營(yíng)成本。逐步過(guò)渡到車(chē)輛的48V電源總線(xiàn)和引入高壓電池需要采用適當的熱管理技術(shù)。對最關(guān)鍵部件（例如電池和充電系統）的溫度進(jìn)行持續監視和控制，可提高車(chē)輛的可靠性，擴大行駛里程，提高駕駛舒適性并減少充電時(shí)間。
電動(dòng)汽車(chē)的熱管理比傳統的內燃機汽車(chē)更復雜。電動(dòng)機必須不斷冷卻，而電池必須根據環(huán)境條件進(jìn)行冷卻或加熱。此外，與傳統車(chē)輛不同的是，沒(méi)有立即可用的浪費熱量來(lái)加熱車(chē)廂。因此，有必要提供適當的節能措施，例如熱泵。為了使電動(dòng)機和電池保持在適當的溫度，必要的冷卻回路可以靈活地用于在車(chē)內散發(fā)熱量。
當冷卻回路吸收熱量時(shí)，其溫度升高，需要存在熱交換器，液體或氣態(tài)制冷劑在該熱交換器中循環(huán)。制冷劑必須具有高的熱容量，以便在相同的占用空間內吸收盡可能多的熱量。通過(guò)制冷劑蒸發(fā)過(guò)程（從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)），可以將電池冷卻到甚至低于環(huán)境溫度的溫度。冷凝期間產(chǎn)生的熱量（從氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)）可以替代地用于在寒冷時(shí)期加熱乘客艙。高效的熱管理解決方案可實(shí)現更大的自主權，滿(mǎn)足當前和將來(lái)對電動(dòng)汽車(chē)的需求。
電動(dòng)汽車(chē)電池監控
安裝在電動(dòng)汽車(chē)上的電池組由數個(gè)串聯(lián)和并聯(lián)連接的電池模塊組成。電池模塊管理所需的電子電路稱(chēng)為BMS（電池管理系統）。一個(gè)BMS包括一個(gè)或多個(gè)電源轉換級和一個(gè)基于微控制器的嵌入式系統，用于處理與電源子系統有關(guān)的所有方面。在EV電池充電或放電過(guò)程中，必須監視屬于電池組的每個(gè)電池單元的狀態(tài)。
EV電池可在很小的體積內聚集大量能量。如果不加以管理，則過(guò)壓或欠壓情況可能會(huì )導致熱失控，進(jìn)而損壞電池。為此，引入了一種稱(chēng)為BMIC（電池監視集成電路）的特殊電路，以監視每個(gè)電池的電壓和溫度。此信息將發(fā)送到電池管理控制器（CMC），并根據系統的復雜性發(fā)送到更高級別的電池管理控制器（BMC）。
BMC匯總有關(guān)CMC監視的電池電壓的信息，以計算電池的當前充電狀態(tài)（SOC）。SOC是評估電池剩余電量的基本參數，從而確定何時(shí)需要新的充電。另一個(gè)參數是健康狀態(tài)（SOH），它提供了重要信息，可以從中得出剩余電池壽命。熱失控尤其具有欺騙性，這些失控是由不同類(lèi)型的故障觸發(fā)的，包括過(guò)快地執行充電或放電過(guò)程。為了避免這些現象的發(fā)生，BMS，CMC和BMC之間的通信必須以盡可能小的延遲進(jìn)行。
商業(yè)解決方案
存在用于監視電動(dòng)車(chē)輛電池性能的解決方案，該解決方案可從諸如STMicroelectronics，Analog Devices和NXP的公司組織購得。
意法半導體（STMicroelectronics）提供廣泛的電動(dòng)汽車(chē)電池監視解決方案組合，可在48V和高壓電池組中提供高精度測量。圖1顯示了典型BMS體系結構的框圖，其中幾個(gè)電池管理IC用于檢測每個(gè)電池組電池的電壓，電流和溫度。適用于EV電池管理的AEC-Q100合格IC的一個(gè)例子是L9963，這是一種用于高可靠性汽車(chē)應用和儲能系統的鋰離子電池監視和保護芯片?？梢员O視多達14個(gè)堆疊的電池，以滿(mǎn)足48 V和更高電壓系統的要求。該信息可以通過(guò)SPI通信或隔離接口進(jìn)行傳輸。多個(gè)L9963可以菊花鏈形式連接，并通過(guò)變壓器隔離的接口與一個(gè)主機處理器通信，具有高速，低EMI，長(cháng)距離和可靠的數據傳輸的特點(diǎn)。
圖1：電池管理系統框圖
ADI公司提供了廣泛的電池管理系統設備組合，可靈活支持幾乎所有的EV電池系統架構。的LTC6810（圖2），例如，措施多達6串聯(lián)連接的電池單元具有小于1.8mV總測量誤差。LTC6810的電池測量范圍為0V至5V，使其適用于大多數電池架構?？梢源?lián)連接多個(gè)設備，從而可以同時(shí)監視長(cháng)的高壓電池組的電池。每個(gè)LTC6810都有一個(gè)isoSPI接口，用于高速，抗射頻干擾的長(cháng)距離通信。
圖2：LTC6810框圖
恩智浦為多種汽車(chē)應用提供功能強大，安全且可擴展的BMS IC。MC33771是一個(gè)例子，它是專(zhuān)為汽車(chē)應用（例如HEV，EV，電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)踏板車(chē)）設計的鋰離子電池單元控制器IC。該器件具有差分電池電壓和電流的ADC轉換以及庫侖計數和溫度測量功能。它還支持標準SPI和與變壓器隔離的菊花鏈與MCU的通信，以進(jìn)行處理和控制。
（來(lái)源：中電網(wǎng)，作者：Stefano Lovati）
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