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A8体育:正如亨利福特于1923年所说:即使仅有节省几磅的汽车重量也意味著它们能进得更慢,并且消耗较少的燃料。这个永恒真理正是锂电池化学产业凭借更高比能(焦耳/千克)引导世界向下一代极具重量效益、挂电式电动汽车发展的理由。

  但我们对笔记本电脑的锂离子电池爆炸案记忆犹新,当再次考虑到电动汽车电池更大的总能量时,该事件堪称被更进一步缩放。这方面的疑虑及其它因素增进了高度智能的电池管理系统(BMS)的发展。这种电池管理系统必须与大功率电池电池系统通讯来符合诸如安全性、成本、电池寿命、汽车行程(又名里程情绪)和整夜电池等拒绝为了超过更加较低的碳排放和更高的燃油经济性必须作出的所有伤痛妥协。

  随着汽车OEM厂商对下一代电池管理和电池系统拒绝的确认,半导体公司正在前进预期需要符合这些拒绝的产品开发。本文即将辩论与挂电式混合动力汽车(PHEV)中的大功率(》3kW)、脱机式电池充电器的研发涉及的设计拒绝、架构和挑战,并展出为何要为这类应用于创建数字电源架构。  电动汽车设计环境  电动交通工具泛指用于高压电池和电动马达展开前进的车辆。与仅用内燃机(ICE)获取动力的汽车比起,这种技术的优势在于电动马达在产生扭矩(特别是在加快过程中)时要比ICE高效得多。

另外,电动汽车可以在行车时重复使用动能,而其它汽车不能以热量的形式损耗掉。  混合动力汽车(HEV)与新兴的PHEV汽车有所不同,它们用于较低容量的电池和电动马达辅助主要ICE加快。这种混合扭矩再加再生制动能力可更进一步提高燃油利用率,并增加碳排放。  然而,增加废气还无法几乎符合针对汽车零排放的近期法律拒绝。

因此,作为新兴汽车,PHEV的动力几乎来自于洁净电网能量1。  所谓的串联电动汽车与并联HEV有所不同,不从两种来源混合扭矩。

所有前进扭矩来自更大的电动马达,一般小于80kW。在某些情况下不会减少一个性能经过优化的小型里程伸延ICE,用作解决问题显电动汽车电池的里程容许问题2。ICE用于发电机给电动马达供电,并给电池电池。

不管是在PHEV还是HEV中,减少高压电池和电动马达彻底转变了汽车的电气、机械和安全性系统。因此最后必须简单和高度智能的功率电子和电池管理系统。

  电池设计挑战  过去100年内,工程师早已将汽油前进系统改良得十分完备。现在,OEM及其供货商一特立独行的方式,开始构成联盟,突破常规,集中力量优化电动前进系统。

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  但电动前进的高成本展现出在产品开发和组件复杂度方面,必须用简单和容错性的汽车智能和功率电子系统倒数管理数十千瓦的功率。  考虑到在传统汽油动力汽车中测量油量的非常简单任务。

根据明确的汽车,油量表格有可能只是由相连到一个发送到部件的冷却线圈驱动的双金属条。而在电动汽车中,油箱是由串联/并联着的许多电池单元(有可能100节或以上)构成的高压电池。对电荷状态(SOC)的准确辨别拒绝对每节电池展开准确的电压测量(在几毫伏内)。

  这是电池管理系统的工作。BMS是一个高精度的系统,用作向中央处理器报告有关电池单元的电压、电流和温度等详细信息,然后由中央处理器负责管理计算出来电池的SOC(也就是汽车的油量)。无法准确地测量电池不仅不会误报电池SOC,还不会延长电池服务寿命,或产生不安全性和潜在性的灾情。

  为了尽量避免这种情况,业界研发出有了符合ISO26262之类新兴标准的IC,它们通过硬件内辟测试功能,以及为电池单元的过压/欠压监控等安全性关键功能获取的N+1校验维护保证系统可信地工作。如果电池组中的一节电池不得不转入深度静电状态,或被过度电池,这节电池有可能永久性损毁,并有可能经常出现热失控自我毁坏状态。因此,除了主要的电池监视系统外还必须二级维护。

  更加先进设备的BMS将实时电压和电流测量,并作为倒数测量电池电阻的一种方式。电阻是电池身体健康状态(SOH)的一个最重要命令。

    图1:针对多单元数量应用于的电池管理系统。  图1表明了不足以用来测量电池SOC和SOH的典型电池单元配备和BMS。请注意,串联电池组中的任何一节电池单元都会容许整个电池组容量。换句话说,如果某节电池单元迟至其它电池超过了仅次于或大于电压,电池或静电周期必需被中断。

(图中用绿色标明的)单元均衡电路用作保证所有单元被均匀分布完全一致地电池和静电。。

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