电动汽车的电池寿命取决于精确的管理

德州仪器（TI）创建了一种新设备，可以对三到六个电池进行高精度测量。电动汽车（EV）通常依赖于多个电池，必须对其进行平衡才能实现最大的电池效率。TI的新部分关于电动汽车的电池管理系统至关重要。

电动汽车的性能仅优于配备内燃机的传统汽车。电动机的特点是效率更高，并具有出色的性能。这些电动机通过彻底消除噪声水平和污染排放，也可以大大简化车辆的机械设计。

电动汽车也有缺点，但是其中许多与电池和电池管理直接相关。它们包括范围限制和长充电时间，这归因于电能存储系统中当前使用的技术。电动汽车和混合动力（HEV）车辆出现的电流和电压值非常高，还必须遵守最严格的安全标准，以确保车辆上电子部件的任何故障或损坏都不会造成任何危险。车辆的乘员。

新电动汽车的重要特点之一是可以很容易地从外部电源充电。这使它们与混合动力电动汽车区分开来，后者将内燃机和电池集成在一起，但无法连接到电源。电动汽车有两种基本类型：全电动汽车（AEV）和插电式混合动力汽车（pHEV）。

AEV仅靠电力运行，并由一台或多台电动机控制，并且完全依靠正确充电的电池供电。它们不消耗燃料，也不出现废气排放。它们包括电池电动汽车（BEV）和燃料动力电池电动汽车（FCEV）。除了从电网充电外，这两种类型均通过再生制动部分加载，再生制动会吸收制动过程中正常损耗的部分能量（或使用其他来源）。

德州仪器（TI）电动汽车/HEV电池汽车产品业务开发和功能安全总监IvoMarocco表示：“今天，我认为阳光是可用于为这些车辆的系统充电的最有效的能源。”

电动汽车制造商选择针对耐用性而非高比能量进行优化的电池；这些电池比消费电子产品中使用的电池更大，更重。锂离子电池在电动汽车中的使用正在推动行业研究如何延长其使用寿命，与此同时，专家已开始分析故障和自然退化的原因。

尽管如此，它们仍然是电动汽车存储的重要选择。Ivo说：“它们以最小的重量和空间供应了最高的能量密度。”

锂离子电池在投放市场之前要进行几年的理论和实验研究，但这并不意味着没有进一步研究的理由。研究人员正在解决提高功率密度，耐用性，成本，充电时间和安全性方面的挑战。装料量的管理将通过快速有效的热交换系统提高热管理效率，防止爆炸或变形。

由于制造商致力于在不断上升的电动和混合动力汽车市场中提高市场份额，因此该技术的快速采用是汽车领域前所未有的设计活动的基础。

性能监控是锂离子应用成功的关键：除了将能量积累计算为一种工作指标外，该功能还保证了较长的电池寿命，防止了可能损坏电池的情况。

BMS管理可充电电池（单个电池或整个电池组），以通过确定安全操作区域（即电池组以及单个电池确保最佳技术性能和耐用性的安全区域）来保护存储系统。BMS是一个用于完全控制电动汽车电池组的系统，具有电池单元阵列管理以及所有诊断和安全功能，用于管理车辆上的高压和电池程序平衡。用于锂离子技术的BMS系统的另一个重要功能是电池单元的平衡，这可以弥补它们之间的任何细微差异，从而优化电池组的使用寿命。

“电池管理系统的目标是准确测量背部电池的电压，然后可靠地报告它们。”从本质上讲，这就是这类车辆的电池管理系统要完成的两个重要任务。”Ivo说。

BMS还负责监视电池的运行状况，以确保在一定的电压和温度范围内运行。它还以双重目的执行估计充电状态（SOC充电状态）的任务，以供应有关充电系统和使用存储的能量的设备可用的充电信息，并能够执行平衡。另外，BMS执行电池健康状态的评估（SOH健康状态），以确定电池内部电池的剩余寿命。

德州仪器（TI）BQ79606A-Q1可同时对三到六个电池单元进行高精度测量。该设备可以支持汽车应用电池组中的大型电池堆配置。BQ79606A-Q1供应一个用于电池单元输入的delta-sigmaADC转换器，可以同时测量电池电压。电池组利用电池的电势并将信号传输到BMS系统的数据采集部分。

“该设备要做的一件事就是对齐同步并进行调整，因此有可能延迟ADC转换的开始并对齐所有单元，以便电压测量是同步的。”Ivo说。

新设备包括用于通过6NTC进行温度验证的其他辅助采集系统，以及用于对设备进行安全检查的内部指南。还包括ADC模具温度测量，以供应温度校正，以在扩展的温度范围内实现高精度结果。BQ79606EVM板允许评估BQ79606A-Q1的性能。

图1：BQ79606A-Q1的功能框图

图2：BQ79606EVM评估板

设计上的重要挑战是高电压风险和BMS数据采集电路的热插拔功能，在这种情况下，可能还要测量串联连接的电池的数百个电势。电池单元的布置特别重要，因为尺寸，重量以及最重要的是成本不仅对车辆维护有影响，而且对相关市场也有影响。

模块中组织的解决方法有助于分配权重，并供应实用性和易于管理性。考虑到模块的尺寸与布线的成本和复杂性成比例，必须对其进行专门研究。模块化电池组可以包括微处理器以控制数据采集过程以及可靠的通信接口。

本文编译自eetimes。