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Ramtron BMS设计帮助电池组规避失效风险



关键词:BMS 电池组

    研究表明,在美国加利福尼亚州,晚间的充电成本等同于每加仑(3.8升)0.75美元的汽油价格,而同期汽油的税前成本则略为低于每加仑3美元。以电力成本每千瓦时0.10美元计算,Prius插电式混合动力汽车(PHEV)的电力成本约为每公里0.019美元。在2008年,多个国家的政府和工业研究人员专注于研究全电动汽车在何种行驶范围达到最佳经济效益。以2008年的成本计算,PHEV行驶30英里仅需1.04美元,如果使用汽油,行驶相同距离的成本则为3美元。

    如果车辆主要在非峰值期间进行充电(例如在晚间),或配备技术能在峰值需求期间停止充电,PHEV和全电动汽车就可以减少发电厂处于运作准备的空闲状态的时间,更有效地利用现有的发电能力。PHEV的另一个优势是它可使用车辆充电网技术,实现负荷平衡,或在最大负荷期间减轻电网负荷。通过将过剩的电池能量发送回电网,然后在非峰值期间使用较便宜的电能重新充电,这样对电能设施及其所有者都是有利的。即便车辆会令晚间的电能使用增加,但因为通常在白天的电力需求较高,这可使全日电力需求保持平衡,并为电力基础设施带来更好的投资回报。

    当然,PHEV和全电动汽车在其发展过程中也会遇到一些障碍。首先是电池的成本较高、重量较重以及电池组体积会占据较大空间。其次,许多人都生活在没有车库的公寓或连栋房屋中,车辆只能停在街道上,它们必须有插座才能实现全电力运作;在这种情况下,必须在靠近其住所,或在商业或公共停车场附近设置新的电力插座,让PHEV车辆发挥全部优势。虽然使用PHEV会使大多数地区的污染减少,但ACEEE研究预计,在严重依赖煤炭的地区广泛使用PHEV,由于火力发电厂的排放量随着发电量的增大而提高,反而会增加当地二氧化硫和汞的排放量。

    用于电动汽车和混合动力汽车的电池是由一长串串联的电池组构成,从而实现200V至300V或300V以上的运作电压。这些电池特别容易受到损坏,而如果需要并联电池组以实现所需的容量或功率水平,问题将更加复杂。一组由n个电池单元构成的电池组,其故障率将是单个电池的n倍。

    此外,因为电池之间可能会相互作用(每个电池造出来都有点差异),所以潜在的故障率甚至可能比以上预计更高。由于生产容差、不均衡的温度分布和个别电池老化特性的差异,电池串中的个别电池可能应力过大,导致过早耗损。在充电周期中,如果电池串中有一个因性能退化导致容量减少,一旦满充,便会维持在过充状态,直到其余的电池达到满充为止,这就会带来潜在危险。结果,温度和压力增大,并可能对电池造成损坏。而在放电期间,较弱的电池因为先于其余电池达到完全放电,电压甚至可能反转,从而导致电池故障。

    HEV都采用电池管理系统(BMS)设计,该系统具有电状态(SOC)评测功能,使用先进的实时成型和分析来检测电池性能参数的变化,如电池组中每个电池单元的安培小时容量和内部电阻。这些信息,连同电压、电流和温度,都要记录在非易失性存储器中,以便追踪每个电池的SOC,这项功能可让BMS保护电池组中最差的电池避免过充电和过放电。由于电池组失效往往是电池之间微小的初始性能差异随时间而放大的结果,故这项功能有助于防止电池组最常见的过早破坏。

    F-RAM存储器用于存储电池模型LUT(支持自学习功能)供SOC的预测和计算,以及健康状态(SOH)日志和诊断,这类非易失性存储器的寿命周期要求最少为8年。

    此外,BMS能够记载维护记录,如电池浸水的次数、平均放电深度、最高和最低温度等。这一信息用于按比例分配电池质保范围,记录电池滥用情况,负责任的驾车者无需承担不负责任者的代价。

    符合AEC-Q100标准的F-RAM器件具有最佳的耐久性、快速写入、高可靠性和低功耗特性,因而是BMS应用的最佳解决方案。

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