为什么电动汽车电池不克准确表现盈余电量?

随着电动汽车的迅速发展,消耗者开起高度关注电动汽车的续航里程。甚至有些用户产生了里程忧忧郁,生怕显现相通手机电池耗尽蓦地关机的表象。今天让吾们来详细聊聊汽车电池电量准确测量的难点和答对手段吧。

针对题目挑到的为什么电动车动力电池表现不“准确”呢?

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最先电动汽车动力电池的电量测量要比手机困可贵众,很难推想“准确”。

但是随着电池测量技术的升迁,这不再是不能够完善的义务。而是电动汽车开发的重中之重。

电动汽车电池电量测量难点

先来说说艰难在哪?电动汽车电池电量实在测量涉及的因素包括:

电动汽车动力电池原料众样

电动汽车动力电池原料众样

↑电动汽车动力电池原料众样

精度是电动汽车电池电量测量的一个主要特性。而电动汽车动力电池原料众样。包括磷酸铁锂LiFePO4电池(红色弯线),钴酸锂电池LiCoO2电池(蓝色弯线)和新化学原料电池如三元素NMC电池(暗色弯线)。它们对电池电量测量挑出了迥异的请求。对于磷酸铁锂LiFePO4电池,其放电弯线平展,电芯电压测量精度至关主要。为了防止太甚充电和放电,电池单元答保持在满容量的20%到90%之间。在85kWh的电池中,可用于一般走驶的容量仅为60.9 kWh。倘若测量偏差为5%,为了不息坦然地进走电池运走,必须将电池容量保持在25%至85%之间。总可用容量已从70%削减到了60%。

↑电动汽车动力电池坦然可用电量四周

2. 电动汽车的行使环境凶劣水平极高

电动汽车北能够往到漠河经历零下40度的矮温,西能够往到火焰山经历零上50度的炙烤。同时润湿、死板答力和长达15年以上的行使寿命都对动力电池挑出了和手机电池迥然迥异的环境耐受度请求。

3. 电动汽车动力电池是电池组,组织复杂

↑电动汽车电池组组织

电动汽车动力电池是由最基础的电芯Cell构成电池模块Module,再由模块Module构成电池组Pack。而手机为单体电芯。电动汽车电池由几节电池串联构成。一个典型的电池组(具有96节串联电池)以4.2 V充电时会产生超过400 V的总电压。电池组中的电池节数越众,所达到的电压就越高。一切电池的充电和放电电流都相通,但是必须对每节电池上的电压进走监控。为了原谅高功率汽车编制所需的大量电池,清淡将众节电池分成几个模块,并分置于车辆的整个可用空间内。典型模块拥有10到24节电池,能够采纳迥异配置进走装配以正当众个车辆平台。模块化设计可行为大型电池组的基础。它批准将电池组分置于更大的区域,从而更有效地行使空间。

↑电池组的水桶效答

同时动力电池由于由众个电芯构成,所以最弱的电芯就限定了集体电池组的性能。也就是行家熟知的水桶效答,集体的电量受制于最弱电芯的电量。太甚充电或者太甚放电都会损坏响答电芯。

电池测量技术的升迁助力电动汽车电池电量的精准测量

说完了电动汽车电池电量的测量难点,吾们说说解决方案。实际上随着电池测量技术的迅速升迁,它正在助力电动汽车电池电量的精准测量。这也是现在电动汽车开发的重中之重。其中一项中间技术就是电池治理编制BMS。

↑电池治理编制BMS行使框图

电池治理编制BMS行使框图表现了一个典型的具有 96节电池的电池组,分为8个模块,每个模块12个电池单元。在本示例中,电池监控器IC为可测量12节电池的LTC6811。该IC具有0 V至5 V的电池测量四周,正当大众数电池化学行使。可将众个器件串联,以便同时监测很长的高压电池组。该器件包括每节电池的被动均衡。数据在阻隔栅双方进走交换并由编制操纵器编译,该操纵器负责计算SOC、操纵电池均衡、检查SOH,并使整个编制保持在坦然限定内。

作者:亚德诺半导体

链接:https://www.zhihu.com/question/24778938/answer/943276993

来源:知乎

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高电芯测量精度拓展可用电量四周

高电芯测量精度拓展可用电量四周

↑电芯电压测量精度与电池可用电量四周

BMS技术行为电池组背后的“大脑”,治理着功率输出、充放电,并在车辆运走期间挑供准确测量。更高的电芯电压测量精度可拓展电池可用电量四周。倘若将精度挑高到1%(对于磷酸铁锂LiFePO4电池,1 mV的测量偏差相等于1%的SOC偏差),那么电池能够在满容量的21%到89%之间运走,优游平台登录注册添补了8%。行使相通的电池和精度更高的BMS,能够添补每次充电的汽车走驶里程。

以亚德诺半导体ADI为例,BMS电池治理编制电池主监控IC产品已迭代至第四代。能够对12个甚至更众的电芯通道电压和温度进走精度优于1.2 mV的高精度监控。

2. 精准齐纳参考源答对凶劣环境挑衅

↑BMS IC 内部框图

BMS电路设计人员清淡按照数据手册中的规格来估算电池测量电路的精度。其实实际行使中其他效答清淡会在测量偏差中占主导地位。影响测量精度的因素包括:

PCB装配答力

湿度

温度漂移

永远漂移

PCB装配答力

湿度

温度漂移

永远漂移

完善的技术必须考虑一切这些因素,才干挑供专门特出的性能。IC的测量精度主要受基准电压Voltage Reference的限定。基准电压对死板答力很敏感。PCB焊接期间的炎循环会产生硅答力。湿度是产生硅答力的另一个因为,由于封装会摄取水分。硅答力会随着时间的推移而懈弛,从而导致基准电压的永远漂移。

↑精度随PCB装配答力(左上)湿度(右上)温度漂移(左下)永远漂移(右下)影响

LTC68xx系列行使了实验室级的齐纳二极管基准电压源,这是ADI经过30众年一向完善的技术。埋入式齐纳二极管将结安放在硅外观下方,远隔污浊物和氧化层的影响。其终局是齐纳二极管具有特出的永远安详性、矮噪声和相对准确的初起容差。在整个汽车级温度四周-40°C至 125°C内,漂移都幼于1 mV。随着时间的推移,齐纳二极管基准电压源具有更特出的安详性,起码比带隙基准电压源挑高5倍。相通的湿度和PCB装配答力测试外明,埋入式齐纳二极管的性能比带隙基准电压源更胜一筹。

3. 电芯均衡破除水桶效答

↑带泄放电阻的被动电池均衡器

BMS还挑供主要的珍惜措施,以防电池受到损坏。电池组由众组自力的电池单元构成,这些电池单元无缝配相符为汽车挑供最大的电力输出。倘若电池单元之间失踪均衡,它们会受到答力影响导致充电过早终止,进而会萎缩电池的总体寿命。

被动均衡会让电池组每个单元的容量近似与最弱单元相通。它在充电周期中行使相对较矮的电流,从高 SoC 电池消耗幼批能量,使得一切电池单元充电至其最大 SoC。这是经由过程与每个电池单元并联的开关和泄放电阻来实现的。高 SoC 电池放电 (功率消耗在电阻中),所以充电能够不息,直至一切电池单元都足够电。

↑动力电池可用电量和铺张电量的有关

以上,电池测量技术的升迁,经由过程拓展电量可用四周、精准齐纳参考源答对凶劣环境挑衅和电芯均衡破除水桶效答,来助力电动汽车电池电量的精准测量。就相等于最大水平的削减了啤酒顶部的泡沫,留下货真价实能够喝的美酒。异日的电动汽车电池技术肯定会更精准更智能。从而清除用户的里程忧忧郁,让消耗者坦然畅游。

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