隨著能源短缺、油價上漲和城市環境污染日益嚴重,開發利用新能源替代石油越來越受到世界各國政府的重視。在新能源系統中,電池系統是不可或缺的一部分。近年來,以鋰電池為動力的電動自行車、混合動力汽車、電動汽車和燃料電池汽車越來越受到市場的關注。動力電池在交通領域的應用對減少溫室氣體排放、空氣污染和新能源的應用具有重要意義。其中,鋰電池因其高能量密度、高回收次數、重量輕、環保等特點越來越受到關注,因此被廣泛應用于手機、SOH狀態,根據電池的電壓、電流和溫度,使用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程,并使用算法控制充電器以最佳電流充電,與車載主控制器、電機控制器、能量控制系統進行實時通信,車載顯示系統等。圖1是電池管理系統的簡單框圖。
電池管理系統的基本功能是:1)監測單個電池的工作條件,如單個電池的電壓、工作電流和環境溫度。2) 保護電池,避免電池在極端條件下工作時,電池壽命縮短、損壞,甚至發生爆炸、火災等危及人身安全的事故。
一般來說,電池管理系統必須具有以下電路保護功能:過電壓和欠電壓保護、過電流和短路保護、過溫和過低溫保護,以及對電池的多重保護,以提高保護和管理系統的可靠性(硬件實現的保護可靠性高,軟件實現的保護靈活性更高,管理系統關鍵組件的保護無法為用戶提供第三次保護)。這些功能可以滿足大多數手機電池、電動工具和電動自行車的需求。
電動汽車對電池管理系統提出了更高的挑戰。
電動汽車的電池集成系統是一種開放式電源系統,通過汽車級CAN總線與車輛管理系統、充電器和電機控制器進行通信,以滿足以人為本的安全駕駛理念。因此,汽車電池管理系統必須滿足TS16949和汽車電子的要求,實現高速數據采集和高可靠性、汽車CAN總線通信、高抗電磁干擾能力(最高級別的EMI/EMC要求)和在線診斷功能。
其主要功能是:高速采集電池電壓和溫度信息;
實現電池的高效平衡,充分發揮電池集成系統的容量,從而提高電池集成系統使用壽命,減少發熱;電池健康狀況和剩余電量的估計和顯示;高可靠性通信協議(汽車CAN通信網絡);動力總成技術應在確保電池安全使用的前提下,充分發揮電池的潛力,確保電池的性能,提高電池的壽命;電池的溫度和散熱管理是指電池系統在相對穩定的溫度環境中工作;
漏電檢測和復雜的接地線設計。
由于電動汽車中電池的分布環境非常復雜,且處于高電壓、高功率的工作狀態,對EMI/EMC的要求非常高,這給電池管理系統的設計帶來了更大的挑戰。
電動汽車蓄電池系統的分層模塊化設計
由于電動汽車的電池系統由數百個電池單元組成,考慮到車輛的空間、重量分布和安全性要求,這些電池單元被劃分為標準電池模塊,分布在汽車底盤的不同位置,由動力總成和中央處理器管理。每個標準電池模塊也由并聯和串聯的多個電池組成,由模塊的電子控制單元管理。蓄電池模塊的信息通過CAN總線報告給中央處理器和動力總成單元。在中央處理器和動力總成單元處理信息后,有關集成系統的最終信息,如剩余功率、健康狀態和電池容量,通過CAN總線報告給車輛管理系統。電動汽車電池系統的層次化、模塊化設計要求電池管理系統的層次性、模塊化。
電池管理系統的芯片集成技術
汽車電池系統的可靠性極高,尤其是在高壓監測部分和電池平衡部分。由于集成解決方案較少,許多解決方案都是由離散組件組成的,這導致:組件的匹配度不好,信號采集的準確性降低;隨著外部節點的增加,很難實現自動測試,這增加了測試成本,降低了測試覆蓋率,系統可靠性較低。外部組件的功耗很難控制;
該系統體積大,成本高。
凹凸技術(O2Micro)為世界提供了第一次支持。OZ89xx是一種針對五個串聯電池的單片機保護和檢測方案,也支持多芯片級聯的應用。目前,使用該芯片的電池管理系統方案已用于純電動汽車和混合動力汽車的電池模塊電子控制單元。
由此可見,集成芯片的解決方案對提高系統的可靠性和降低成本起著非常重要的作用。它是電池集成技術中硬件設計技術的核心。
未來,動力鋰電池在電動汽車領域將有廣闊的前景,電池管理系統將在電池的安全使用以及與車輛管理的溝通中發揮關鍵作用。電池管理技術包括硬件設計技術和軟件設計技術,其中高壓混合信號處理技術和芯片設計是硬件設計的核心,這不僅是確保汽車環境中高可靠性、高速、高精度信號采集和處理的關鍵,也是提高測試覆蓋率的關鍵,支持在線檢測并降低成本。軟件的核心包括電池管理的算法、通信協議的支持以及動力總成的相關技術。奧圖科技(O2Micro)是全球電池管理解決方案的主要供應商之一。憑借多年的電池保護和管理芯片設計和方案設計經驗,掌握了國際先進的電池管理技術,為世界各地的電池制造商和系統制造商提供了高質量的技術服務,為中國電動汽車的發展做出了貢獻。
(編輯:李燕郊)隨著能源短缺、油價上漲和城市環境污染日益嚴重,開發利用新能源替代石油越來越受到世界各國政府的重視。在新能源系統中,電池系統是不可或缺的一部分。近年來,以鋰電池為動力的電動自行車、混合動力汽車、電動汽車和燃料電池汽車越來越受到市場的關注。動力電池在交通領域的應用對減少溫室氣體排放、空氣污染和新能源的應用具有重要意義。其中,鋰電池因其高能量密度、高回收次數、重量輕、環保等特點越來越受到關注,因此被廣泛應用于手機、SOH狀態,根據電池的電壓、電流和溫度,使用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程,并使用算法控制充電器以最佳電流充電,與車載主控制器、電機控制器、能量控制系統進行實時通信,車載顯示系統等。圖1是電池管理系統的簡單框圖。
電池管理系統的基本功能是:1)監測單個電池的工作條件,如單個電池的電壓、工作電流和環境溫度。2) 保護電池,避免電池在極端條件下工作時,電池壽命縮短、損壞,甚至發生爆炸、火災等危及人身安全的事故。
一般來說,電池管理系統必須具有以下電路保護功能:過電壓和欠電壓保護、過電流和短路保護、過溫和過低溫保護,以及對電池的多重保護,以提高保護和管理系統的可靠性(硬件實現的保護可靠性高,軟件實現的保護靈活性更高,管理系統關鍵組件的保護無法為用戶提供第三次保護)。這些功能可以滿足大多數手機電池、電動工具和電動自行車的需求。
電動汽車對電池管理系統提出了更高的挑戰。
電動汽車的電池集成系統是一種開放式電源系統,通過汽車級CAN總線與車輛管理系統、充電器和電機控制器進行通信,以滿足以人為本的安全駕駛理念。因此,汽車電池管理系統必須滿足TS16949和汽車電子的要求,實現高速數據采集和高可靠性、汽車CAN總線通信、高抗電磁干擾能力(最高級別的EMI/EMC要求)和在線診斷功能。
其主要功能是:高速采集電池電壓和溫度信息;
實現電池的高效平衡,充分發揮電池集成系統的容量,從而提高電池集成系統使用壽命,減少發熱;電池健康狀況和剩余電量的估計和顯示;高可靠性通信協議(汽車CAN通信網絡);動力總成技術應在確保電池安全使用的前提下,充分發揮電池的潛力,確保電池的性能,提高電池的壽命;電池的溫度和散熱管理是指電池系統在相對穩定的溫度環境中工作;
漏電檢測和復雜的接地線設計。
由于電動汽車中電池的分布環境非常復雜,且處于高電壓、高功率的工作狀態,對EMI/EMC的要求非常高,這給電池管理系統的設計帶來了更大的挑戰。
電動汽車蓄電池系統的分層模塊化設計
由于電動汽車的電池系統由數百個電池單元組成,考慮到車輛的空間、重量分布和安全性要求,這些電池單元被劃分為標準電池模塊,分布在汽車底盤的不同位置,由動力總成和中央處理器管理。每個標準電池模塊也由并聯和串聯的多個電池組成,由模塊的電子控制單元管理。蓄電池模塊的信息通過CAN總線報告給中央處理器和動力總成單元。在中央處理器和動力總成單元處理信息后,有關集成系統的最終信息,如剩余功率、健康狀態和電池容量,通過CAN總線報告給車輛管理系統。電動汽車電池系統的層次化、模塊化設計要求電池管理系統的層次性、模塊化。
電池管理系統的芯片集成技術
汽車電池系統的可靠性極高,尤其是在高壓監測部分和電池平衡部分。由于集成解決方案較少,許多解決方案都是由離散組件組成的,這導致:組件的匹配度不好,信號采集的準確性降低;隨著外部節點的增加,很難實現自動測試,這增加了測試成本,降低了測試覆蓋率,系統可靠性較低。外部組件的功耗很難控制;該系統體積大,成本高。
凹凸技術(O2Micro)為世界提供了第一次支持。OZ89xx是一種針對五個串聯電池的單片機保護和檢測方案,也支持多芯片級聯的應用。目前,使用該芯片的電池管理系統方案已用于純電動汽車和混合動力汽車的電池模塊電子控制單元。
由此可見,集成芯片的解決方案對提高系統的可靠性和降低成本起著非常重要的作用。它是電池集成技術中硬件設計技術的核心。
未來,動力鋰電池在電動汽車領域將有廣闊的前景,電池管理系統將在電池的安全使用以及與車輛管理的溝通中發揮關鍵作用。電池管理技術包括硬件設計技術和軟件設計技術,其中高壓混合信號處理技術和芯片設計是硬件設計的核心,這不僅是確保汽車環境中高可靠性、高速、高精度信號采集和處理的關鍵,也是提高測試覆蓋率的關鍵,支持在線檢測并降低成本。軟件的核心包括電池管理的算法、通信協議的支持以及動力總成的相關技術。奧圖科技(O2Micro)是全球電池管理解決方案的主要供應商之一。憑借多年的電池保護和管理芯片設計和方案設計經驗,掌握了國際先進的電池管理技術,為世界各地的電池制造商和系統制造商提供了高質量的技術服務,為中國電動汽車的發展做出了貢獻。
(編輯:李燕郊)
標簽:理念
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