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JustPower提供16串48V電動機車電池管理系統解決方案

 2012-06-06

為了達到節能減碳的目標, 鼓勵人民多使用低排放的交通工具, 健全消費者對電動車品質的信賴, 以及強化台灣相關產業的競爭力, 台灣政府自2008年起開始了一系列推動電動機車的政策方案, 除了公布電動機車發展計畫外, 值得注意的是在2009年公布了新版電動機車的性能與安全規範, 簡稱TES。在此之前, 政府並未以正式的文件規範電動機車與儲能電池的性能與安全, 也並未對市售的電動機車進行管理, 但在TES公布之後, 所有新款的電動機車必須通過TES的規範測試, 包括整車, 電池以及充電系統, 方能掛牌上路。而因為TES對於電動機車儲能電池重量有著嚴格的限制(單一電池組在10公斤以下), 因此凡通過TES驗證的電動機車, 其儲能電池至少須為鋰鐵電池才行。

雖然鋰鐵電池在鋰離子電池系列中屬於分子結構較穩定, 安全性較高的電池, 但是這並不代表鋰鐵電池是絕對安全與穩定的, 事實上過去一兩年間也曾發生使用鋰鐵電池的電動車, 電池在充電或是行駛時發生燃燒的情況, 譬如眾泰電動車事件, 台灣美博士電動機車事件等, 所以電動機車電池的保護機制就非常重要。另外, 當鋰電池應用於電動機車當中, 勢必要大量的串並聯, 才能達到電動機車的工作電壓與需要的容量, 在這個場合下, 需要一個機制對所有的鋰電池進行管控與平衡, 同時這個機制也要正確的告知剩餘電量, 利用車規通訊平台將電池資訊提供到前端(如儀表), 讓使用者能明瞭電池目前的情況, 並在電池電量耗盡之前及時對電動機車進行充電。

Just Power針對16串48V電動機車鋰鐵電池的系統, 開發出適合的電池管理系統。同時可滿足TES對電池的安全規範。 與傳統的48V電動機車電池管理系統相比, Just Power的16串48V電動機車鋰鐵電池管理系統有以下特色:

1.  主動性電感式平衡: 以目前市售的電池管理系統來說, 排除部分中國大陸電池管理系統完全沒有平衡功能外, 大抵上有三種電池平衡方式: 電阻式, 電容式與電感式。大部分的電池管理系統均使用電阻式平衡, 優點是架構簡單, 成本低廉, 但是電阻式平衡在工作時會產生熱, 而鋰鐵電池的不一致性較高, 電阻式平衡經常無法及時與有效地對鋰鐵電池做出平衡。Just Power針對鋰鐵電池的特性採用主動性電感式平衡, 電感式平衡有以下優點: 第一, 電感式平衡可隨時隨地進行平衡, 除了充電時可進行平衡, 放電時也可進行平衡; 第二, 電感式平衡不會產生熱; 第三, 電感式平衡的效率較高, 目前Just Power的電感式平衡電流為200 mA。

目前全球的主動性電感式平衡僅有德州儀器(TI)跟英飛凌(Infineon)擁有專利, 德州儀器的電感式平衡專利為Charge Pump, 目前Just Power的方案包含德州儀器跟英飛凌。

2.  CanBus通訊介面: CanBus為汽車工業最常使用的通訊介面, 但是在電池管理系統使用的IC中, 其通訊介面仍維持資通訊慣用的I2C或是SMBUS介面, 因此會發生通訊介面不同無法溝通的問題。在Just Power的16V電動機車鋰鐵電池管理系統中, 有一個轉換機制可以將I2C或是SMBUS介面, 轉換為CanBus通訊介面, 讓電池管理系統的訊號, 可以有效與原先機車的CanBus通訊介面互相溝通. 

3.  鋰鐵電池用剩餘電量演算法: 筆記型電腦通常透過庫侖計IC, 使用非常精準的剩餘電量演算法則得出電池的剩餘電量, 但是筆記型電腦電池使用的是標準鋰離子電池, 而16串48V架構的電動機車電池使用的是鋰鐵電池。鋰鐵電池的放電曲線平坦, 與標準的鋰離子電池放電曲線完全不同, 如果將使用於標準鋰離子電池的演算法或是比較電壓法則用於鋰鐵電池上, 是無法得到正確的剩餘電量。Just Power的16串48V鋰鐵電池管理方案採用適用於鋰鐵電池的SOC演算法則, 可正確算出鋰鐵電池的剩餘電量。 

Just Power的16串48V架構電動機車鋰鐵電池管理系統, 係為針對電動機車與鋰鐵電池特性專門開發的管理系統, 不但可耐大電流, 同時也採用適合鋰鐵電池特性的平衡方式與SOC演算法則, 並能將訊號轉換為CanBus介面與電動機車系統聯繫溝通, 同時可讓電池通過TES的測試認證, 為電動機車鋰鐵電池管理系統方案的最佳選擇。

 

 

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