由于測(cè)量和控制的復(fù)雜性，包含電池平衡以及電壓和溫度測(cè)量的集成多通道 IC 代表了一種具有成本效益和優(yōu)化的解決方案。這種監(jiān)控和平衡設(shè)備的一個(gè)例子是 STMicroelectronics 的L9963芯片，該芯片支持每個(gè)芯片多達(dá) 14 個(gè)電池和多達(dá) 7 個(gè) NTC 溫度傳感器輸入。

一塊 L9963 芯片提供了實(shí)現(xiàn) 14 個(gè)單元管理單元 (CMU) 所需的功能以及模塊管理單元 (MMU) 功能。電池監(jiān)控和保護(hù)芯片提供了一個(gè)高精度的電池電壓測(cè)量路徑，它可以同步電池電壓和電池堆電流讀數(shù)，從而逐個(gè)電池地指示整個(gè)電池堆的充電狀態(tài)。

一個(gè)或多個(gè)此類設(shè)備與合適的微控制器的組合——以實(shí)現(xiàn)電池組管理單元 (PMU)——提供了一個(gè)完整的電池組解決方案。

對(duì)于每個(gè)連接的電池，CMU 獲取電池電壓和溫度，并通過(guò)電隔離接口將這些數(shù)據(jù)傳送到主處理單元。CMU直接影響整個(gè)電池的KPI參數(shù)。它可以越準(zhǔn)確地確定電池電壓，就可以更好地利用可用的電池容量，并且可以更精確地得出其他更高級(jí)別的應(yīng)用參數(shù)，例如充電狀態(tài)。

為了實(shí)現(xiàn)電池之間的有效電荷平衡，可以應(yīng)用被動(dòng)平衡方法?？汕袚Q負(fù)載與每個(gè)電池并聯(lián)放置，因此在充電階段，各個(gè)電池的充電水平可以保持恒定或在開關(guān)導(dǎo)通的情況下略微降低。這平衡了整個(gè)電池組的充電水平，因?yàn)榫哂蟹菍?dǎo)電“平衡旁路”的電池繼續(xù)提高其充電水平。

在這里，L9963 電池保護(hù)芯片簡(jiǎn)化了這種被動(dòng)平衡，因?yàn)樗峁┝思善胶? MOSFET，只需要外部平衡負(fù)載。此外，該設(shè)備提供了多種配置選項(xiàng)，有助于對(duì)平衡過(guò)程進(jìn)行自主和簡(jiǎn)化的控制。

然后，必須使用電隔離接口將獲取的傳感器數(shù)據(jù)和診斷信息傳輸?shù)教幚韱卧?，以將高壓電池域與常規(guī)車輛總線系統(tǒng)和電源正確分離。L9963 芯片支持變壓器和基于電容器的耦合，以創(chuàng)建電隔離接口。

快速通信是關(guān)鍵，L9963 允許高達(dá) 2.66 Mbps 的數(shù)據(jù)速率，這意味著對(duì)于一個(gè)完整的 400 V 電池而言，更新間隔小于 4 ms。在此示例中，電池由 96 節(jié)電池串聯(lián)組成，其中包含 7 個(gè) L9963 設(shè)備，每個(gè)電池管理一組 14 節(jié)電池，所有 L9963 設(shè)備通過(guò)單個(gè)菊花鏈通信接口進(jìn)行通信。

所有這些方面——傳感器數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量的完整性測(cè)試、采樣數(shù)據(jù)的傳輸以及電池的永久監(jiān)督——對(duì)于車輛的運(yùn)行和車輛乘員來(lái)說(shuō)都是安全的關(guān)鍵。使用根據(jù) ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的 L9963 等適當(dāng)?shù)碾姵毓芾碓O(shè)備，安全要求達(dá)到 ASIL D，設(shè)計(jì)了安全功能。

鋰離子電池化學(xué)成分可提供出色的功率密度和比功率，這些特性是最大化車輛每次充電續(xù)航里程的關(guān)鍵。本文強(qiáng)調(diào)了 BMU 的重要性，以確保電池提供預(yù)期的性能，并最大限度地延長(zhǎng)電池使用壽命，同時(shí)滿足安全要求。在組件級(jí)別，這意味著信號(hào)路徑必須在很寬的溫度范圍內(nèi)提供高精度，并且還有適當(dāng)?shù)目刂苼?lái)管理電池。

盡管如此，電池組和 BMU 只是與 EV 相關(guān)的整個(gè)能量傳輸和存儲(chǔ)系統(tǒng)的一部分。除了安裝在車主車庫(kù)中的充電設(shè)備外，隨著電動(dòng)汽車銷量的持續(xù)增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)備 (EVSE) 也越來(lái)越多產(chǎn)。EVSE 與車載充電器連接，將來(lái)自電網(wǎng)的輸入功率轉(zhuǎn)換為高壓直流電 (HVDC)。一些充電器直接以非常高的電流提供 HVDC，可以在 20 到 30 分鐘內(nèi)將車輛充電至 70% 以上。

電池電動(dòng)汽車 (BEV) 和 HEV 有可能兌現(xiàn)減少交通運(yùn)輸碳足跡的承諾。通過(guò)采用適當(dāng)和適當(dāng)?shù)碾姵爻潆娂夹g(shù)，消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)他們可以在不影響車輛性能和便利性的情況下這樣做。