鐵電存儲器在混合動力/電動汽車上的應(yīng)用

鐵電存儲器由于高耐久性、快速寫入、低功耗、瞬間儲存以及設(shè)計簡單等優(yōu)點，在汽車事件數(shù)據(jù)記錄儀(EDR)，ECU設(shè)計中來完成數(shù)據(jù)采集和診斷信息等地方廣泛應(yīng)用，然而在混合動力及電動汽車剛剛興起之時，Ramtron也將鐵電用于電池管理系統(tǒng)中，而對于混合動力技術(shù)來講，電池管理記錄已成為必要，因此，存儲器在混合動力/電動汽車上發(fā)揮了極其重要的作用。

以下則是EEWORLD專訪Ramtron公司全球市場推廣總監(jiān)徐夢嵐，通過存儲器方面的解決辦法，解讀半導(dǎo)體公司在混合動力、電動汽車上起到的積極作用。

EEWORLD：我們應(yīng)當如何理解存儲器在混合動力技術(shù)上的應(yīng)用？存儲器技術(shù)變革對于混合動力(電動)技術(shù)的推廣有哪些意義？畢竟在汽車電子中，存儲器不是決定性因素但同時又是必要的條件。

徐夢嵐：F-RAM 用于電動車輛的電池管理系統(tǒng)(BMS)中存儲電池模型查找表(LUT)，供電池充電狀態(tài)(SOC)的預(yù)測和計算，以及健康狀態(tài)(SOH)日志和診斷所需。EHV的電池壽命要求最少為8年。

在寫入速度、耐久性、低功耗和可靠性方面，沒有其它非易失性存儲器比F-RAM能夠更好地滿足BMS的存儲要求。

SOC主要通過電流對時間的積分來計算，并根據(jù)影響電池性能的多種因素進行修正，然后從已知的全充電電池容量中減去這一結(jié)果即為剩余電量。

對電壓或電流的測量只能夠提供電池SOC的粗略估算，要想獲得更精確的結(jié)果，必須考慮到其他因素。這時通常是建立一個反映電池特性的軟件模型，并開發(fā)相應(yīng)的算法，把修正因素引入到測量結(jié)果中，最終得到更精確的SOC。于是，電池模型的特性通過軟件算法來體現(xiàn)，并響應(yīng)不同外部和內(nèi)部條件。這種方法需要傳感器來提供測量數(shù)據(jù)，需要F-RAM來存儲模型數(shù)據(jù)，需要微處理器來計算相關(guān)結(jié)果。

電池是非線性的。電壓特性是電池的放電速度、溫度和老化程度的函數(shù)。各個電池單元模型可根據(jù)一組“查找表”來構(gòu)建，這些查找表給出了性能響應(yīng)曲線的逐步近似（stepwise approximations），該響應(yīng)曲線代表電池放電性能是溫度、放電速度或其他參數(shù)的函數(shù)。這種必需的查找表是根據(jù)可控條件下的實驗室測量結(jié)果開發(fā)出來的，并因每個電池的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異而不同。

為了獲得電池充電/放電特性的精確描述，必須開發(fā)出包含了顯著影響電池容量(Ah)和阻抗的所有已知因素的類似查找表，這些因素包括電池溫度、環(huán)境溫度、充電和放電速度、散熱速度、電池自放電速度或者庫侖效率（coulombic efficiency）、以及電池容量隨電池壽命的衰減等等。

之后，根據(jù)這一組相關(guān)查找表可以建立一個描述響應(yīng)所有相關(guān)參數(shù)的電池行為的數(shù)學(xué)模型或算法，然后將之整合到微處理器模塊的存儲器中，并利用該算法來預(yù)測電池的性能。

電池中的傳感器可以為模型提供表征溫度、電池單元電壓和電流的模擬輸入，精確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將這些輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。如果需要的話，還可以為模型提供有關(guān)環(huán)境溫度和各種警報狀態(tài)的其它信息。在控制模型的微處理器請求之下，這些輸入可不斷地被監(jiān)控和更新。

在任一時刻，模型都可以利用這些輸入信息來估算電池的狀態(tài)。

BMS也可提供用于估算電池SOH的輸入，不過由于SOH只隨電池壽命逐漸變化，故不需要太頻繁的采樣。采樣間隔取決于所使用的SOH確定方法，可能低至每天一次。例如，阻抗測量可能只在汽車不使用時才進行。當汽車運轉(zhuǎn)時，只進行循環(huán)次數(shù)計數(shù)。

SOH可幫助確定是否存在濫用情況。充放電循環(huán)次數(shù)、最大與最小電壓及溫度，以及最大充電和放電電流都可被記錄下來，供隨后的估算所用。在評估保修申請時，這是一項十分重要的工具。

EEWORLD：混合動力或電動汽車所需要的存儲器與傳統(tǒng)汽車電子相比有什么不同？為什么會有這些不同？Ramtron又是如何滿足這些特殊需求的。

徐夢嵐：Ramtron正在針對防盜和防偽電池的認證和鑒定積極開發(fā)存儲器中的安全功能。我們還計劃在我們的產(chǎn)品中集成更多的智能，以擴展我們在這類應(yīng)用中的市場份額。

EEWORLD：能否介紹下目前Ramtron應(yīng)用在混合動力或電動汽車上的有哪些技術(shù)或產(chǎn)品？

徐夢嵐：Ramtron 提供有一系列通過了AEC-Q100 Grade 1認證的產(chǎn)品，故我們的F-RAM產(chǎn)品能夠用于引擎蓋下的許多關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)用，如混合動力/電動汽車中的電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)等等。

Ramtron還支持生產(chǎn)件批準程序(Production Part Approval Process，PPAP)。PPAP 是汽車行業(yè)使用的一種控制程序，以確保用于汽車供應(yīng)鏈中的所有部件均擁有詳細透徹的文檔資料。

EEWORLD：相信您在中國市場上也看到，混合動力的發(fā)展勢頭十分強勁，那么您認為目前中國汽車電子特別是混合動力系統(tǒng)上存在的優(yōu)勢及劣勢都包含哪些？能否從存儲器公司角度為中國汽車電子廠家提供些建議？

徐夢嵐：目前，混合動力汽車在中國還不是特別普及，原因有幾個：常規(guī)汽車的價格已經(jīng)很昂貴了，若增添了電動馬達、電池及其它眾多必需配件的話，價格自然會更高。而且，汽油價格雖然已經(jīng)很高，但是尚末足以推動市場轉(zhuǎn)向燃油效率更高的混合動力汽車。不過，在中國，隨著燃油稅的即將出臺，加上大眾對空氣質(zhì)量的極大關(guān)注，這種狀況會很快改變。此外，中國也在考慮實施混合動力汽車的補貼和減稅政策。

中國是引領(lǐng)電池技術(shù)發(fā)展的國家之一。象力神(Lishen) 和 BYD等公司都能夠利用其技術(shù)涉足電動汽車領(lǐng)域，中國政府也已把電動車輛作為一項戰(zhàn)略性選擇。此外，中國的鋰離子電池產(chǎn)量為全球之最，這種高能量密度技術(shù)正是新型電動汽車的關(guān)鍵所在。