电池材料特性不一 电动车电量检测有待发展

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        各类电池的规格与特性,必须输入管理系统当中,使系统模板参数达到最佳化的调整,以符合各类电池电动电力的特性。 长时期累积的各项参数资料,可作为建模与模拟分析的依据,配合实际路测后所键入的资讯数据,车厂才会知道欲参数修正的关键点与幅度应该为何,这也是为什 么,BMS所蒐集到的数据资料会这么重要的原因。

        电动车电池的电量检测法主要包括负载电压法、内阻量测 法、开路电压法、库仑计演算法与能量计算法等。电池种类、放电深度、充电状态、变动负载、环境温度、电池组匹配与老化、使用次数等因素,都会影响 SOC(State of Charge)的量测精准度。磷酸锂铁电池的电量检测非常难以估测的关键,就在于放电曲线过于平坦。每种电池芯的放电曲线都不一样,电量检测的估算法则也 就不尽相同。

        电池组之间讯息如何传递或连结,整车车厂与电池管理晶片大厂的开发要点不尽相同。不过由于多 串数电池管理系统会受到变频马达很大的干扰源,并且电池组之间会有电位差问题,因此设计上常会用电位隔离膜或是转换方式来降低干扰状况。这些隔离技术本身 各家大厂拥有自己的专利,也是攸关电池充放电平衡非常重要的技术门槛。

        目前投入多串数电动车电池管理晶片 的大厂,包括德州仪器(TI)、O2Micro、凌力尔特(Linear)、爱特梅尔(Atmel)和亚德诺(ADI),可量测的电池芯数目在4~13颗 之间,可堆叠数以16、32和50等为主,加乘下来BMS可管理的电池总数,大约在96~300颗之间。德州仪器和爱特梅尔有推出主动平衡电池充放电技术 的晶片方案,其他大厂则以被动式消耗为主。

        在针对BMS进行系统开发和程式设计时,有五大类功能是绝对必 备的。首先是纪录电池芯和电池组使用状态和习惯,其次是充放电、老化、内阻、操作变化、自我诊断等电池主要状态。再者是电池警示,特别是在温度、电压、过 电流充放电的转态点等部份。电池组安全保护功能则是针对各种意外状态,例如压力变化、冲撞、感测失灵等,或是电池运作超过温度和电压范围、以及电流不足 时,设计必须主动介入的机制。最后的电池系统应用控制,则是提供开发人员掌握电池组状态的机制,例如当电动车示范运行时,温度电压控制、情境路况、马达转 速、电池充放电曲线等关键数据资料,如何透过MCU整理之后,藉由CAN车用网路传送到更高阶的能量管理系统(EMS)。

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