【導(dǎo)讀】在更嚴(yán)格的二氧化碳管制和更具環(huán)保意識(shí)的消費(fèi)者的推動(dòng)下，轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車的速度繼續(xù)加快，預(yù)計(jì)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 高昂的電池成本是這個(gè)進(jìn)程的阻力，其仍然占到了汽車總成本的約一半。
在更嚴(yán)格的二氧化碳管制和更具環(huán)保意識(shí)的消費(fèi)者的推動(dòng)下，轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車的速度繼續(xù)加快，預(yù)計(jì)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 高昂的電池成本是這個(gè)進(jìn)程的阻力，其仍然占到了汽車總成本的約一半。
盡管有諸多因素決定電池的成本，但后段工藝仍然是制造商可以在降低成本方面取得進(jìn)展的領(lǐng)域之一。 具體來說，就是電池的化成和測試過程。其在電動(dòng)汽車電池的成本中占比可以高達(dá)20%。
電池化成和測試是一個(gè)耗時(shí)的過程，涉及多次充電和放電以激活電池的化學(xué)性質(zhì)，時(shí)間可長達(dá)兩天。這個(gè)必要的過程使得電池可以被投入實(shí)際使用，且對(duì)于確保電池的可靠性和質(zhì)量至關(guān)重要。 這個(gè)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(dòng)汽車電池制造商與擁有化成和測試系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)的供應(yīng)商之間的合作伙伴關(guān)系，使他們能夠更多地關(guān)注在這一關(guān)鍵制造階段減少所涉時(shí)間和成本，同時(shí)仍保持先進(jìn)電池化學(xué)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(yīng)商的系統(tǒng)級(jí)專業(yè)知識(shí)來減少整體電池測試電路面積大小，同時(shí)增加通道的數(shù)量。需要注意的是，兩者必須同時(shí)保持電池化成和測試測量的準(zhǔn)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(qū)動(dòng)電池充電電路的電源需要進(jìn)行嚴(yán)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(jìn)行這些重要的電池測量，需要質(zhì)量很高的儀表放大器(in-amps)和相關(guān)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(shí)現(xiàn)±0.05%以上的精度。用于監(jiān)測整個(gè)熱工作范圍內(nèi)的電壓的差動(dòng)放大器也適用于此精度水平。
將這些組件合并為一個(gè)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(gè)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(gè)ICAD8452中的原因。這些IC可以包括電池反向電流預(yù)防功能、過壓保護(hù)開關(guān)和防止電池充電過度 的智能控制功能，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(shí)更有效地利用工廠的空間。此外，它們還允許制造商設(shè)計(jì)具有更多功能和更可靠測試過程的系統(tǒng)。
高效的功率轉(zhuǎn)換同樣可以提高系統(tǒng)性能。通過使用先進(jìn)的開關(guān)電源架構(gòu)，測試系統(tǒng)可以通過與電網(wǎng)進(jìn)行雙向能量交換來最大限度地減少功耗。高效的功率轉(zhuǎn)換也減少了對(duì)熱管理設(shè)備的需求，熱管理設(shè)備會(huì)增加系統(tǒng)的總體成本和功耗。最終的結(jié)果就是減少了能源的浪費(fèi)和制造成本。要實(shí)現(xiàn)這些功能，就需要了解系統(tǒng)特性，如隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，以支持更新一代的碳化硅和氮化鎵開關(guān)電源技術(shù)對(duì)于更高切換速度的要求。
與擁有系統(tǒng)級(jí)專業(yè)知識(shí)和廣泛產(chǎn)品系列的供應(yīng)商密切合作的好處不僅僅是獲得更復(fù)雜的組件和構(gòu)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(gòu)的參考設(shè)計(jì)，使上市時(shí)間比電池制造商從零開始開發(fā)化成和測試系統(tǒng)的時(shí)間快三至四倍。
預(yù)計(jì)全球電動(dòng)汽車需求將以21%的復(fù)合年增長率增長到2021年，2 因此電池制造商和供應(yīng)商之間最需要的就是密切合作。供應(yīng)商需要提供可靠的、經(jīng)過驗(yàn)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(yīng)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(dòng)汽車生產(chǎn)蓬勃發(fā)展。
(來源：ADI ,Vikas Choudhary )
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