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动力电池管理核心芯片发展潜力巨大

2014-11-14 15:07
野明月
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  新能源汽车具有智能、安全、节能的优势,因此成为近3年最具应用前景的汽车智能化技术。根据国际能源署(IEA)2011年发布的《电动汽车(EV)与插电式电动车(PHEV)技术路线图》,新能源汽车市场将进入高速发展时期,市场份额迅速扩大。

  核心芯片研发是技术关键

  新能源汽车应用步伐加快,安全是基础,智能是趋势,核心芯片研发是技术关键。

  为了减少大气污染,我国积极推动新能源汽车发展,北京等多个城市推出了电动汽车补贴优惠政策,新能源汽车市场潜力巨大。在这样的背景下,智能安全的新能源汽车成为发展的重点。

  智能安全的新能源汽车可以从以下几个方面考虑,一是车身控制,二是主动安全,三是手势控制,四是智能电量管理,五是高级胎压监测。

  新能源汽车应用步伐加快,安全是基础,智能是趋势,核心芯片研发是技术关键,目前核心芯片主要包括电池管理芯片(BMS)、胎压监测芯片(TPMS)和车身控制芯片(BCM)。

  电池管理系统(BMS)是电池和用户间的纽带,能够实时准确监控电池包的电压电流温度信息,估算电池状态,并有异常报警、均衡控制、热管理等功能,保证电池高效安全使用。多起电动汽车自燃事故的发生,愈加凸显BMS对安全的重要作用。随着新能源汽车市场蓬勃发展,BMS需求必将快速增长,成为研发热点。

  BMS可以分为分立方案和集成方案。传统分立方案在国外起步较早,我国也推出了许多产品;集成方案基于电池管理芯片,芯片集成了采集系统及保护预警等功能。基于电池管理芯片的优点是能够提高集成度、提高检测精度速度、高可靠性、减少系统面积和功耗、简化系统设计;缺点是检测精度需进一步提高、大多芯片不能直接估算电池状态、核心电池管理芯片基本被国外垄断。国外公司已推出的电池管理芯片有Linear的LTC6802、TI的BQ系列和ADI的AD7280等。

  感知型BMS芯片面临挑战

  研发感知型BMS芯片面临诸多挑战,我国积极开发BMS专用感知型电池管理芯片。

  目前感知型BMS芯片在研发时面临诸多挑战。首先,从串联电池电压高精度快速同步检测来看,磷酸铁锂电池电压曲线平坦期电压变化小,电压检测精度需要达到1mV左右。动力电池工作电流高度动态,须在同一时刻检测上百个电池单体的参数和状态。尽快完成全部电池单体检测,保证实时性。

  其次,从电池状态估计算法研究和感知集成来看,监控电池状态,需要知道能表示电池容量、老化等信息的电池状态,如电池荷电状态SOC(State of Charge)、电池健康状态SOH(State of Health)。一方面,要建立准确的电池模型和提高电池状态估算精度。基于双卡尔曼滤波方法,联合估计SOC、SOH,提升精度;另一方面,电池状态估计算法片内集成。软硬件协同设计,考虑芯片计算能力、功耗、面积等。

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