鉛在過去有多種用途，但它是一種高度有毒的物質(zhì)，對人體危害性很大，幾乎在所有地方都被逐步淘汰。如今剩下的一個(gè)應(yīng)用就是12V啟動(dòng)電池，幾乎每輛汽車中都有它的身影。從鉛酸電池轉(zhuǎn)向鋰離子電池是歐盟更新這一主題立法提案的基礎(chǔ)。
鉛酸電池與鋰離子電池技術(shù)
除了滿足可持續(xù)發(fā)展要求外，鋰離子電池還在重量和體積能量密度上具有卓越的優(yōu)勢，可顯著減輕車輛的重量并節(jié)省空間。該技術(shù)還支持制動(dòng)過程中回收更多能量（更高的動(dòng)態(tài)充電接受度），提高動(dòng)力系統(tǒng)效率。鋰離子電池自放電率較低，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)越，保質(zhì)期長，因此需要更換的時(shí)間比等效鉛酸電池更長。鋰離子技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是低溫性能，它不適合在寒冷天氣條件下啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)（ICE）。然而，最近由歐洲汽車制造商協(xié)會（EAMA）牽頭的技術(shù)比較發(fā)現(xiàn)，鋰離子冷起動(dòng)性能與鉛酸相當(dāng)。盡管鋰離子電池價(jià)格在2010年至2020年間下降了約89%，但成本問題依舊存在。
隨著汽車動(dòng)力系統(tǒng)的持續(xù)電氣化，冷起動(dòng)要求的主導(dǎo)地位被削弱。就插電式混合動(dòng)力汽車而言，汽車制造商使用高壓系統(tǒng)啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。這意味著不需要支持冷啟動(dòng)的12V系統(tǒng)。我們相信，在混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車的12V電池中，鉛酸將很快被鋰離子技術(shù)所取代，因?yàn)殡姵厥褂脡勖介L，給客戶帶來的價(jià)值越多。與鉛酸電池不同，鋰離子電池需要電池管理系統(tǒng)（BMS）來實(shí)現(xiàn)部分重要功能，如安全、容量、多節(jié)電池管理以及充電控制。
集成BMS解決方案的優(yōu)勢
所有鋰離子電池都需要電池管理系統(tǒng)（BMS）來實(shí)現(xiàn)一些重要功能，包括安全、容量、多節(jié)電池管理以及充電控制。恩智浦為12V鋰離子電池管理提供完整的一體化解決方案，包括精確監(jiān)測和保護(hù)3至6個(gè)電池的電壓、溫度傳感和電流測量。最新的C版電池單元控制器（BCC）MC33772配備了所有新功能，可滿足客戶的需求。片上測量平均值有效地起到數(shù)字濾波器的作用，有助于降低通信總線和微控制器上的負(fù)載，同時(shí)允許去除部分模擬濾波。這有助于降低總體eBOM成本，產(chǎn)生高質(zhì)量和成本優(yōu)化的解決方案。
安全
符合AEC-Q100的IC完全符合汽車功能安全應(yīng)用的要求，因?yàn)樗歉鶕?jù)ISO 26262規(guī)范設(shè)計(jì)，可在芯片級實(shí)現(xiàn)ASIL C。同樣，它也適用于其他鉛酸替代應(yīng)用，包括RV汽車輔助電池、高爾夫球車和太陽能電池，以及無人機(jī)、物流機(jī)器人等。
實(shí)現(xiàn)方案
作為我們實(shí)現(xiàn)方案的一部分，恩智浦開發(fā)了評估板，并提供了幾個(gè)現(xiàn)成的概念驗(yàn)證板，包括文檔、測試和演示軟件。為了完善評估套件，我們還將提供量產(chǎn)型的AUTOSAR®復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，加快客戶開發(fā)。
由于對鉛的監(jiān)管不斷加強(qiáng)，鋰離子電池價(jià)格的進(jìn)一步下降，汽車鉛酸電池技術(shù)的逐步淘汰可能會來得更早。恩智浦已準(zhǔn)備充分，讓客戶能改用更小、更輕、更安全和更持久的鋰離子電池解決方案。因此，我們在功能安全的汽車和工業(yè)應(yīng)用中為12V電池提供集成且成本優(yōu)化的解決方案。為了幫助客戶實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，我們提供了全面的評估生態(tài)體系和全新的量產(chǎn)型軟件構(gòu)件。
作者：
Konrad Lorentz
恩智浦半導(dǎo)體電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理
Konrad Lorentz擁有德國勞特林根大學(xué)（Reutlingen University）國際項(xiàng)目工程學(xué)士學(xué)位。2020年，他通過一篇關(guān)于“汽車價(jià)值鏈”的論文加入恩智浦，目前擔(dān)任BMS營銷團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品經(jīng)理。
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