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惠州市海牛電器有限公司
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18年來(lái)為上萬(wàn)家企業(yè)提升了產(chǎn)品價(jià)值
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電動(dòng)汽車(chē)BMS保護，電子保險絲不可輕視！--海牛專(zhuān)注汽車(chē)保險絲二十年
來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
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作者:hzhainiu
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發(fā)布時(shí)間: 2551天前
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電池管理系統（BMS）作為實(shí)時(shí)監控、自動(dòng)均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長(cháng)壽命、估算剩余電量等重要功能，通過(guò)一系列的管理和控制，保障電動(dòng)汽車(chē)的正常運行。
據相關(guān)統計，2013年全球電池管理系統市場(chǎng)產(chǎn)值成長(cháng)逾10%，2014年至2016年成長(cháng)幅度將大幅躍升至25-35%。到2020年前，電動(dòng)汽車(chē)將保持約15%~30%的年復合增長(cháng)率，除了純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的數量增長(cháng)之外，新型的48V輕度混合動(dòng)力系統也將顯著(zhù)促進(jìn)增長(cháng)。鑒于此，電子發(fā)燒友采訪(fǎng)了美國力特公司（Littelfuse）中國區銷(xiāo)售總監查勇。
電動(dòng)汽車(chē)BMS保護，電子保險絲不可輕視！
力特公司中國區銷(xiāo)售總監查勇表示，要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)。
針對當前市場(chǎng)，力特公司中國區銷(xiāo)售總監查勇談到，當前基于低或零排放而改善空氣質(zhì)量的需求，對汽車(chē)提出更高的效率要求，隨著(zhù)整個(gè)汽車(chē)中電負載的增加（如汽車(chē)動(dòng)力的提升、多媒體用電等），要求高電壓供電以及更強大的供電系統。
目前電動(dòng)汽車(chē)/混合動(dòng)力汽車(chē)架構主要有四類(lèi)：一是HEV（Hybrid），油、電混合動(dòng)力，電池靠發(fā)動(dòng)機充電；二是PEV（Plug-in），油、電混合，電池需外部充電；三是BEV（ Battery Electric Vehicle），純電池供電；四是化學(xué)燃料電池供電。查勇表示，當前油、電混合動(dòng)力汽車(chē)占有的市場(chǎng)比例比較大，后期會(huì )慢慢往純電動(dòng)轉型。
那么，鋰離子電池有哪些優(yōu)勢？
我們知道，電動(dòng)汽車(chē)的供電系統是由若干個(gè)鋰離子電池組成的。
電動(dòng)汽車(chē)BMS保護，電子保險絲不可輕視！
從上圖可以看到，鋰電池組是由一個(gè)個(gè)電池單元組成，每一個(gè)電池組大約有500~7000個(gè)單元，這對電池的管理與控制提出了更高的要求。
鋰電池技術(shù)將是任何類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)的基礎。查勇表示，目前還在不斷改進(jìn)之中，未來(lái)將提供所需的最佳成本及功能性，對于成本在未來(lái)幾年里預計將降低四分之一到三分之一，而能量密度具有相同的增長(cháng)幅度。在上圖中，鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池的比較表，可以看到鋰離子電池在功率密度和充電循環(huán)壽命上的優(yōu)勢是其它無(wú)法替代的。
鋰電池系統存在哪些技術(shù)瓶頸？
對于鋰離子電池技術(shù)方面，還有很多地方需要進(jìn)一步完善，查勇談到主要有三點(diǎn)：
其一，充放電狀態(tài)。當充放電狀態(tài)在一定范圍內時(shí)電池才能安全可靠地運行，高放電和過(guò)充電會(huì )降低鋰離子電池的效率和壽命，理想的荷電狀態(tài)為最大充電量的20%至90%左右；
其二，安全電池工作電壓。保持電池電壓在最低2 V和最高4.2 V之間，過(guò)高的電池電壓會(huì )導致過(guò)多的電流流動(dòng)，在最壞的情況下，短路會(huì )破壞電池；
其三，熱管理。溫度控制尤為重要，因為過(guò)高的溫度可能會(huì )在負極過(guò)程中導致一種聯(lián)鎖反應，從而導致因可能的電極短路以及可燃氣體從有機溶劑（電解液）中除氣而發(fā)生危險情況。
要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)。查勇補充到，對于保護器件保險絲而言，小體積，高電壓仍是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
安全性方面該如何把控？
鋰離子電池需要通過(guò)電池管理系統進(jìn)行仔細監測和調節，對電池管理系統本身進(jìn)行保護是保證這一重要的系統在所有情況下（組裝、保養、正常操作）安全可靠。
在短路情況下，會(huì )在電力線(xiàn)上引起強大的電流。查勇表示，針對這樣的情況，推薦使用具有較高分斷能力的保險絲的合適的熔斷技術(shù)，如力特公司的0HEV系列。電池管理系統通常通過(guò)高阻抗感應線(xiàn)連接，因此短路電流會(huì )顯著(zhù)降低，允許使用電子保險絲，電當然壓高低要求取決于電池結構。
針對電池保護，力特保險絲和TVS二極管保護具有很大的優(yōu)勢：
1） 作為全球保護器件的領(lǐng)導者，力特提供全系列的保護器件，包括Fuse、PPTC TVS Diode、TVS Diode Array，同時(shí)提供不同的保護方案；
2） 所有器件滿(mǎn)足AEC-Q101和AEC-Q200汽車(chē)認證；
3） LAB 能針對客戶(hù)提供多樣的測試需求。
查勇指出，隨著(zhù)越來(lái)越多的汽車(chē)應用（如電池傳感器線(xiàn)路保護）依賴(lài)電子保險絲，在目前汽車(chē)中使用的電子保險絲沒(méi)有定義官方標準的情況下，力特根據 AEC-Q200 準則制定了一項測試計劃，對保險絲在汽車(chē)應用的適用性和可靠性進(jìn)行測試，這項測試計劃包含18項測試，例如1000小時(shí)高溫高濕測試、1000循環(huán)溫度沖擊測試、特殊機械沖擊及振動(dòng)測試等，所用的樣本量也有更加嚴格的要求?！爸皇且淮螠y試做到了還不夠，如何保證每批貨都通過(guò)這個(gè)測試？整個(gè)質(zhì)量控制體系才能保證高品質(zhì)的一致性和持續性，這是某些廠(chǎng)商所不具備的，需要特別注意?！?/span>
另外，力特不斷在汽車(chē)應用電子保險絲的合格范圍內提供更多的產(chǎn)品。對于直流濾波電容和IGBT的保護，過(guò)去使用的是齊納二極管，但是它們無(wú)法提供與 TVS 二極管相同的優(yōu)勢，如快速響應、更高的浪涌能力和更高的可靠性。
比如，車(chē)載充電器通過(guò)CAN 總線(xiàn)與其他系統進(jìn)行通信，在密集的汽車(chē)環(huán)境中，CAN 線(xiàn)路會(huì )遭受ESD或其他汽車(chē)系統通過(guò)耦合或傳導而引起的其他瞬變所導致的過(guò)電壓應力。對此，查勇表示，針對CAN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)用的保護器件，SM24CANA和SM24CANB. 其不僅具有ESD能力，還有一定的抗浪涌能力，同樣也滿(mǎn)足AEC-Q101汽車(chē)認證。
不難發(fā)現，鋰電池系統是由若干單節電池組成的，架構都比較復雜，是整個(gè)系統能否可靠工作的關(guān)鍵所在，也極易受到靜電、開(kāi)關(guān)功率負載、感應浪涌、過(guò)負載、短路等過(guò)電流和過(guò)電壓得威脅，因此精心選擇和正確放置保護元器件進(jìn)行過(guò)電壓和短路保護尤為重要。
最后，查勇表示，大力發(fā)展新能源汽車(chē)已成為各國共識，世界主要國家如美國、中國、日本、德國、韓國、英國等都紛紛建立了自己宏偉的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規劃。新能源汽車(chē)的安全性問(wèn)題，一直是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)工作之一，在展望新能源汽車(chē)快速發(fā)展的同時(shí)，我們須認識到，穩定、高效、安全、可靠的電池管理系統產(chǎn)品，是保障電動(dòng)汽車(chē)的正常運行的關(guān)鍵，只有這樣新能源汽車(chē)才能擁有可持續發(fā)展的未來(lái)。
海牛電器有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)防水保險絲座 、保險絲座、汽車(chē)保險座等產(chǎn)品,規格齊全,品質(zhì)優(yōu)良。我們從事保險絲座生產(chǎn)與批發(fā)逾17年,產(chǎn)品榮獲國家多項專(zhuān)利,品質(zhì)保證!
據相關(guān)統計，2013年全球電池管理系統市場(chǎng)產(chǎn)值成長(cháng)逾10%，2014年至2016年成長(cháng)幅度將大幅躍升至25-35%。到2020年前，電動(dòng)汽車(chē)將保持約15%~30%的年復合增長(cháng)率，除了純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的數量增長(cháng)之外，新型的48V輕度混合動(dòng)力系統也將顯著(zhù)促進(jìn)增長(cháng)。鑒于此，電子發(fā)燒友采訪(fǎng)了美國力特公司（Littelfuse）中國區銷(xiāo)售總監查勇。
電動(dòng)汽車(chē)BMS保護，電子保險絲不可輕視！
力特公司中國區銷(xiāo)售總監查勇表示，要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)。
針對當前市場(chǎng)，力特公司中國區銷(xiāo)售總監查勇談到，當前基于低或零排放而改善空氣質(zhì)量的需求，對汽車(chē)提出更高的效率要求，隨著(zhù)整個(gè)汽車(chē)中電負載的增加（如汽車(chē)動(dòng)力的提升、多媒體用電等），要求高電壓供電以及更強大的供電系統。
目前電動(dòng)汽車(chē)/混合動(dòng)力汽車(chē)架構主要有四類(lèi)：一是HEV（Hybrid），油、電混合動(dòng)力，電池靠發(fā)動(dòng)機充電；二是PEV（Plug-in），油、電混合，電池需外部充電；三是BEV（ Battery Electric Vehicle），純電池供電；四是化學(xué)燃料電池供電。查勇表示，當前油、電混合動(dòng)力汽車(chē)占有的市場(chǎng)比例比較大，后期會(huì )慢慢往純電動(dòng)轉型。
那么，鋰離子電池有哪些優(yōu)勢？
我們知道，電動(dòng)汽車(chē)的供電系統是由若干個(gè)鋰離子電池組成的。
電動(dòng)汽車(chē)BMS保護，電子保險絲不可輕視！
從上圖可以看到，鋰電池組是由一個(gè)個(gè)電池單元組成，每一個(gè)電池組大約有500~7000個(gè)單元，這對電池的管理與控制提出了更高的要求。
鋰電池技術(shù)將是任何類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)的基礎。查勇表示，目前還在不斷改進(jìn)之中，未來(lái)將提供所需的最佳成本及功能性，對于成本在未來(lái)幾年里預計將降低四分之一到三分之一，而能量密度具有相同的增長(cháng)幅度。在上圖中，鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池的比較表，可以看到鋰離子電池在功率密度和充電循環(huán)壽命上的優(yōu)勢是其它無(wú)法替代的。
鋰電池系統存在哪些技術(shù)瓶頸？
對于鋰離子電池技術(shù)方面，還有很多地方需要進(jìn)一步完善，查勇談到主要有三點(diǎn)：
其一，充放電狀態(tài)。當充放電狀態(tài)在一定范圍內時(shí)電池才能安全可靠地運行，高放電和過(guò)充電會(huì )降低鋰離子電池的效率和壽命，理想的荷電狀態(tài)為最大充電量的20%至90%左右；
其二，安全電池工作電壓。保持電池電壓在最低2 V和最高4.2 V之間，過(guò)高的電池電壓會(huì )導致過(guò)多的電流流動(dòng)，在最壞的情況下，短路會(huì )破壞電池；
其三，熱管理。溫度控制尤為重要，因為過(guò)高的溫度可能會(huì )在負極過(guò)程中導致一種聯(lián)鎖反應，從而導致因可能的電極短路以及可燃氣體從有機溶劑（電解液）中除氣而發(fā)生危險情況。
要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)。查勇補充到，對于保護器件保險絲而言，小體積，高電壓仍是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
安全性方面該如何把控？
鋰離子電池需要通過(guò)電池管理系統進(jìn)行仔細監測和調節，對電池管理系統本身進(jìn)行保護是保證這一重要的系統在所有情況下（組裝、保養、正常操作）安全可靠。
在短路情況下，會(huì )在電力線(xiàn)上引起強大的電流。查勇表示，針對這樣的情況，推薦使用具有較高分斷能力的保險絲的合適的熔斷技術(shù)，如力特公司的0HEV系列。電池管理系統通常通過(guò)高阻抗感應線(xiàn)連接，因此短路電流會(huì )顯著(zhù)降低，允許使用電子保險絲，電當然壓高低要求取決于電池結構。
針對電池保護，力特保險絲和TVS二極管保護具有很大的優(yōu)勢：
1） 作為全球保護器件的領(lǐng)導者，力特提供全系列的保護器件，包括Fuse、PPTC TVS Diode、TVS Diode Array，同時(shí)提供不同的保護方案；
2） 所有器件滿(mǎn)足AEC-Q101和AEC-Q200汽車(chē)認證；
3） LAB 能針對客戶(hù)提供多樣的測試需求。
查勇指出，隨著(zhù)越來(lái)越多的汽車(chē)應用（如電池傳感器線(xiàn)路保護）依賴(lài)電子保險絲，在目前汽車(chē)中使用的電子保險絲沒(méi)有定義官方標準的情況下，力特根據 AEC-Q200 準則制定了一項測試計劃，對保險絲在汽車(chē)應用的適用性和可靠性進(jìn)行測試，這項測試計劃包含18項測試，例如1000小時(shí)高溫高濕測試、1000循環(huán)溫度沖擊測試、特殊機械沖擊及振動(dòng)測試等，所用的樣本量也有更加嚴格的要求?！爸皇且淮螠y試做到了還不夠，如何保證每批貨都通過(guò)這個(gè)測試？整個(gè)質(zhì)量控制體系才能保證高品質(zhì)的一致性和持續性，這是某些廠(chǎng)商所不具備的，需要特別注意?！?/span>
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比如，車(chē)載充電器通過(guò)CAN 總線(xiàn)與其他系統進(jìn)行通信，在密集的汽車(chē)環(huán)境中，CAN 線(xiàn)路會(huì )遭受ESD或其他汽車(chē)系統通過(guò)耦合或傳導而引起的其他瞬變所導致的過(guò)電壓應力。對此，查勇表示，針對CAN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)用的保護器件，SM24CANA和SM24CANB. 其不僅具有ESD能力，還有一定的抗浪涌能力，同樣也滿(mǎn)足AEC-Q101汽車(chē)認證。
不難發(fā)現，鋰電池系統是由若干單節電池組成的，架構都比較復雜，是整個(gè)系統能否可靠工作的關(guān)鍵所在，也極易受到靜電、開(kāi)關(guān)功率負載、感應浪涌、過(guò)負載、短路等過(guò)電流和過(guò)電壓得威脅，因此精心選擇和正確放置保護元器件進(jìn)行過(guò)電壓和短路保護尤為重要。
最后，查勇表示，大力發(fā)展新能源汽車(chē)已成為各國共識，世界主要國家如美國、中國、日本、德國、韓國、英國等都紛紛建立了自己宏偉的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規劃。新能源汽車(chē)的安全性問(wèn)題，一直是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)工作之一，在展望新能源汽車(chē)快速發(fā)展的同時(shí)，我們須認識到，穩定、高效、安全、可靠的電池管理系統產(chǎn)品，是保障電動(dòng)汽車(chē)的正常運行的關(guān)鍵，只有這樣新能源汽車(chē)才能擁有可持續發(fā)展的未來(lái)。
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