混合动力/电动汽车:驱动IC挑战高性能

电池及其管理是焦点

　　纯电动汽车/混合动力汽车还有另外一个屏障需要跨越，即电池的续航能力。所以电池技术需要在容量、寿命和生产成本及重量方面取得重要突破。

　　爱特梅尔公司 (Atmel) 汽车电子亚太区营销总监吴彦翔告诉笔者，汽车业正在重点研究如何增加完全混合动力和插入式混合动力汽车的电池容量，从而能够以较少的电能，行驶最长的距离。锂离子电池具有先进的性能，因而成为现代高性能电池之首选。　　

　　锂离子电池存储的电量较传统的镍氢(NiMH)电池多出很多，而体积和重量则比后者分别减小30%和50%。不过，纵使锂离子电池在尺寸、重量、再充电速度、寿命周期和抵抗存储器效应方面都具有突出的优势，但是它们在过充状态或深度放电过程中往往会发生过热现象。因此，在锂离子电池的使用中，保护和安全功能是极为重要的。

　　汽车电动化的主要困难在于能源和实施方法，据悉，目前仅有一些OEM制造商在混合动力系统方面取得了成功。从头开始开发这类复杂的系统需要花费大量的时间和努力。这也是主要的OEM厂商开始在汽车电子项目方面进行合作的原因。在汽车电子的开发中，电池组的安全性也是一个主要的关注问题。现今汽车使用两项主要的电池技术，两者各有其优缺点。

电池检测的三要素

　　由上可见，电池检测是模拟IC公司的主攻方向。ADI公司汽车电子战略市场部应用经理沈飞指出，现代电动汽车系统需要监测及控制电池组、电机和变换器。恶劣的电磁干扰和温度环境，以及对极低缺陷率和产品长效使用的期望，要求这种系统必须经过精心设计和全面测试，以便管理数百伏的电池组，并达到毫伏级的检测与校正精度。千伏级隔离和数百安培至数毫安的电流，要求加强通信与保护，提高系统在汽车使用寿命内的质量和精度。

　　随着业界对电池电量计算的精度要求不断提高，越来越优异的电池工艺技术的出现，使电池充放电曲线更加平坦，所以电池管理芯片需要拥有更高的测量精度。另外，由于锂电池的失效特性，电池管理系统的可靠性和安全性至关重要。国内厂商开始关注系统级的安全性设计，以及ISO26262标准的引入。在电池管理芯片领域，主流半导体厂商均在芯片中集成了越来越完备的故障报错机制、数据校验机制、以及冗余监控机制，以帮助客户实现更高等级的系统级安全。最后，很多厂商开始关注效率更高的主动式电池均衡，以降低电池管理模块的发热，节省电量消耗。这些问题的解决，意味着消费者所担心的电池系统安全性、电池的使用寿命以及成本等一系列问题随之迎刃而解，将加快新能源汽车的普及速度。

BMSIC严酷条件下的高性能

　　凌力尔特公司产品市场经理Brian Black认为，电池管理系统 (BMS) 所依赖的是电池监视器IC执行以下任务的性能：监视电池组中每节电池的健康状况、控制每节电池的充电状态、以及确保系统处于安全和可靠的状态。

BMSIC可准确地测量电池组中每节电池的电压，并拥有使这些测量与电流和温度测量相关联的能力。这些测量的准确度决定了电池的总可用容量。如果使用的 BMS IC准确度欠佳，那么设计师就必须为测量留出更多的保护区间以应对最坏情况误差。这意味着电池的可用容量比采用高准确度BMS IC时要低，因而限制了汽车的行驶距离。必须在严酷条件下保持高准确度，此类条件包括宽温度变化范围、高共模电压、源自逆变器的高EMI(电磁干扰)噪声水平，以及长久的工作寿命。BMS IC必须提供尽可能高的测量准确度。另外，它还必须提供稳健的通信以避免测量数据受损。

　　电池管理IC还起着平衡电池电量的重要作用，以最大限度地提高电池的可靠性和能量容量。此外，BMS IC 还必须有助提升于汽车的安全性和可靠性。

部分企业方案

　　凌力尔特
　　是量产型集成高精度BMS IC的市场领先供应商。采用其针对BMS应用IC的汽车在世界各地行驶已有多年。2012 年 10 月底，将宣布一款面向BMS应用的重要新产品，性能有了大幅度改进。