大規(guī)模電動汽車生產(chǎn)需要先進的電池化成和測試系統(tǒng)

　　在更嚴格的二氧化碳管制和更具環(huán)保意識的消費者的推動下，轉向電動汽車的速度繼續(xù)加快，預計到2025年，汽車總銷量的有10%將由電池供電，目前只有不到1%。1但電池成本很高，仍然占到汽車總成本的近一半。

　　盡管有諸多因素決定電池的成本，但制造商可以大幅降低成本的領域之一是制造的最后階段。具體來說，在電池化成和測試過程中，電動汽車電池的成本高達20%。

　　電池化成和測試是一個耗時的過程，涉及多次充電和放電以激活電池的化學性質，時間可長達兩天。此過程很有必要，可做好使用電池的準備，對于確保電池的可靠性和質量至關重要。這個過程極其緩慢，因此是阻礙電池制造提高產(chǎn)量從而降低電池生產(chǎn)總成本的重要瓶頸之一。電動汽車電池制造商與擁有化成和測試系統(tǒng)專業(yè)知識的供應商之間的合作伙伴關系，使他們能夠更多地關注在這一關鍵制造階段減少所涉時間和成本，同時仍保持先進電池化學制品所需的精確性。

　　產(chǎn)量提高等同于電池成本下降

　　為了降低電池成本，制造商需要統(tǒng)籌兼顧，首先利用供應商的系統(tǒng)級專業(yè)知識來減少整體電池測試電路足跡，同時增加通道的數(shù)量。需要注意的是，兩者必須同時保持電池化成和測試測量的準確性、精確性、可靠性和速度，確保滿足安全、性能和可靠性要求。

　　這并不容易做到。在前端，驅動電池充電電路的電源需要進行嚴格控制。在更深層面，電池的化成和測試需要密切監(jiān)測電池循環(huán)期間使用的電流和電壓分布，以防止充電過度和充電不足。這既確保了測試期間的安全性，又最大限度地延長了電池使用壽命，從而大幅降低最終用戶的總擁有成本。

　　要進行這些重要的電池測量，需要質量很高的儀表放大器(in-amps)和相關的并聯(lián)電阻來測量電池充電/放電電流，即使在惡劣的工廠條件下，也要實現(xiàn)±0.05%以上的精度。用于監(jiān)測整個熱工作范圍內的電壓的差動放大器也適用于此精度水平。

　　將這些組件合并為一個完整的解決方案有多種方式，但要最大限度地提高性能和減少系統(tǒng)占用空間，這是一個重大的挑戰(zhàn)。這就是ADI將模擬前端、功率控制和監(jiān)控電路集成在單個IC AD8452中的原因。這些IC可以包括電池反向預防、過壓保護開關和智能控制，以防止電池充電過度，它們可以減少50%的系統(tǒng)占用空間。這套功能允許電池制造商將更多的功能整合到測試系統(tǒng)中，同時更有效地利用工廠的空間。此外，它們還允許制造商設計具有更多功能和更可靠測試過程的系統(tǒng)。

　　高效的功率轉換反過來又能提高系統(tǒng)性能。通過使用先進的交換架構，測試系統(tǒng)可以通過與電網(wǎng)進行雙向能量交換來最大限度地減少功耗。高效的功率轉換也減少了對熱管理設備的需求，熱管理設備會增加系統(tǒng)的總體成本和功耗。最終減少了浪費的能源和制造成本。要實現(xiàn)這些功能，就需要了解系統(tǒng)特性，如隔離柵極驅動器，支持更新的碳化硅和氮化鎵功率切換技術的更快切換需求。

　　與擁有系統(tǒng)級專業(yè)知識和廣泛產(chǎn)品系列的供應商密切合作的好處不僅僅是獲得更復雜的組件和構建塊。它還使電池制造商能夠獲得更容易采用的系統(tǒng)架構的參考設計，使上市時間比電池制造商從零開始開發(fā)化成和測試系統(tǒng)的時間快三至四倍。

　　預計全球電動汽車需求將以21%的復合年增長率增長到2021年，2因此電池制造商和供應商之間最需要的就是密切合作。供應商需要提供可靠的、經(jīng)過驗證的解決方案，使制造商系統(tǒng)的效率能夠更上一層樓。最好的供應商可以幫助制造商更快地將這些新功能投入市場，最終使電池和電動汽車生產(chǎn)蓬勃發(fā)展。

　　參考

　　1 David Keohane和Peter Campbell?！胺ɡ讑W讓電動汽車預測銷售量翻番?！盕inancial Times，2018年2月。

　　2 “按推進系統(tǒng)(BEV、PHEV、FCEV)、車輛(PC、CV)、充電站(正常、超級、感應)、充電基礎架構(普通、Type-2-AC、CHAdeMO、CCS、Tesla SC)、功率輸出、安裝和地區(qū)劃分的電動汽車市場——2025年全球預測。”MarketsandMarkets，2018年6月。

　　作者簡介

　　Vikas Choudhary是ADI公司電池化成和測試產(chǎn)品戰(zhàn)略營銷經(jīng)理，工作地點位于馬薩諸塞州威爾明頓的ADI辦事處。

　　Vikas負責開發(fā)電池化成和測試新興領域的產(chǎn)品和商業(yè)策略。他擁有20多年半導體行業(yè)經(jīng)驗，包括系統(tǒng)架構、技術領導，以及RF IC、高速接口、MEMS和線性與精密信號處理領域的管理職務。他是《MEMS：基礎技術和應用》一書的編者，擁有5項已授權專利并出版多份期刊及會議刊物。Vikas擁有加州大學洛杉磯分校的碩士學位。聯(lián)系方式：vikas.choudhary@analog.com。