TI：一次可測(cè)量16節(jié)電池的管理IC是怎樣的體驗(yàn)

日前，德州儀器（TI）推出了業(yè)內(nèi)首款集成電池監(jiān)視器和保護(hù)器 bq76PL455A-Q1，這款器件一次可測(cè)量 16 節(jié)電池。該產(chǎn)品提供針對(duì)多達(dá) 256 節(jié)大串聯(lián)電池的高精度電池節(jié)電壓監(jiān)視，并且可在電動(dòng)、混合動(dòng)力車輛和電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用更加智能的電池管理系統(tǒng)。

德州儀器電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場(chǎng)和應(yīng)用部門經(jīng)理文司華博士比阿奧是，Bq76PL455A-Q1 通過測(cè)量電池節(jié)電壓來準(zhǔn)確計(jì)算電池組充電狀態(tài)和健康狀態(tài)，并且平衡主動(dòng)和被動(dòng)電池節(jié)，以便從電池中提取盡可能多的電能。

關(guān)鍵的區(qū)別在于，被動(dòng)電池節(jié)平衡對(duì)充電電壓不匹配進(jìn)行補(bǔ)償，而主動(dòng)電池節(jié)平衡則盡可能地增加每次的充電量。對(duì)于混合動(dòng)力和電動(dòng)車輛，這在為駕駛員增加行駛里程的同時(shí)，從而降低了制造商的生產(chǎn)成本。

德州儀器電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場(chǎng)和應(yīng)用部門經(jīng)理文司華博士

文司華進(jìn)一步解釋說，主動(dòng)和被動(dòng)電池節(jié)均衡是另外一個(gè)重要特性。如果沒有電池均衡，那么大容量電池會(huì)很快失效。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池?zé)o電時(shí)，放電驅(qū)動(dòng)停止。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿時(shí)，充電停止。在沒有均衡的情況下，第一節(jié)完全放電的電池與第一個(gè)充滿電的電池互不相干；電池均衡減少了這兩節(jié)電池之間的電荷差異。被動(dòng)均衡在這方面的表現(xiàn)很不錯(cuò)，事實(shí)上，你可以拿一個(gè)不可用的電池組，并且對(duì)其進(jìn)行一次均衡以消除漂移效應(yīng)。然而，隨著時(shí)間的推移，電池節(jié)的容量能夠保持的電荷數(shù)量也會(huì)發(fā)生改變，并且容量擴(kuò)散會(huì)隨著時(shí)間的推移變得越來越大。

從幾毫伏到數(shù)英里，最給力的汽車性能需要最靠譜的電池管理

TI 技術(shù)專家 Stefano Zanella 近日在一篇論述中表示，從 4 節(jié)串聯(lián)（微型混動(dòng)汽車），到 12-16 節(jié)串聯(lián)電池（輕度混合汽車），直到 96 節(jié)串聯(lián)電池（電動(dòng)和混動(dòng)汽車），根據(jù)汽車技術(shù)規(guī)格的不同，會(huì)有一節(jié)或很多節(jié)并聯(lián)電池。然而，從 IC 的角度出發(fā)，串聯(lián)電池節(jié)的數(shù)量才是關(guān)鍵點(diǎn)，并聯(lián)電池節(jié)數(shù)量可根據(jù)需要隨意確定。電池管理系統(tǒng) (BMS) 是駕駛員、汽車和電池之間的重要紐帶。他經(jīng)常對(duì)這些電池管理電子元器件的性能感到好奇，特別是諸如 bq76PL455A-Q1 的電源管理 IC 的性能到底怎么樣。

Stefano Zanella 認(rèn)為，正是這款器件使他的汽車能夠正常行駛的同時(shí)，還提升了車輛的性能。

某些鋰離子化學(xué)電池，比如說磷酸鋰鐵電池，SoC 相對(duì)于電池電壓的曲線非常平緩。電池電壓中的一個(gè)小誤差就有可能導(dǎo)致 SoC 估算中的巨大誤差。

一個(gè) LiFEPO4 電池的 SoC 曲線

實(shí)驗(yàn)顯示，bq76PL455A-Q1 的監(jiān)視 IC 對(duì)于大約 4.5V 的電池電壓，它在 0°C 至 65°C 溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為 2mV，在 -40°C 至 105°C 溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為 4mV。通常情況下，電池電壓精度在很大程度上取決于輸入電壓。

性能到位了，安全性如何掌握？

文司華解釋說，通常情況下，一個(gè) BMS 具有一個(gè)單獨(dú)的保護(hù)器——這是一組比較器，它們檢查每節(jié)電池的電壓，并且確保電池電壓在正確的范圍內(nèi)。如果監(jiān)視器或保護(hù)器檢測(cè)到一節(jié)電池處于過壓閥值上或者欠壓狀態(tài)，那么充電或放電將終止。如果監(jiān)視器或保護(hù)器少報(bào)電壓，另外一個(gè)將停止充電放電。

事實(shí)上，雖然故障很少發(fā)生，但是大多數(shù)汽車廠商都將他們的大部分時(shí)間花費(fèi)在汽車的安全性開發(fā)上。這也是為什么一個(gè) IC 具有如此之多的自我診斷特性，并且一個(gè)監(jiān)視器能夠診斷絕大部分系統(tǒng)的原因。例如，bq76PL455A-Q1 能夠檢查線路斷開，同時(shí)具有內(nèi)置自檢以驗(yàn)證已定義的內(nèi)部功能，并且能夠以多種方法在安全性方面為用戶提供幫助。

目前，Bq76PL455A-Q1 評(píng)估模塊 (bq76PL455EVM) 和 bq76PL455A-Q1-EVM-GUI-SW 圖形用戶界面工具使得用戶能夠快速且輕松地評(píng)估器件特性和性能，幫助加快上市時(shí)間。此外，TI 還提供針對(duì)被動(dòng)平衡的 TI Design 參考設(shè)計(jì)，逐步指導(dǎo)用戶的設(shè)計(jì)工作。

據(jù)悉，Bq76PL455A-Q1 器件采用薄型四方扁平(TQFP)80 封裝，已經(jīng)可以在 TI 商店以及通過公司的授權(quán)分銷網(wǎng)絡(luò)購買。

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