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BMS,躍升智能電源台柱

本文作者:任苙萍       點擊:11862 2018-03-09 13:24
前言:

最初,電池管理系統 (BMS) 只是單純想針對特定區塊做過度充電、放電及工作溫度異常的預防,以確保電器正常運作;後來,基於省電、節能考能,疊加功能越來越多。如今,人們日常生活已隨處充斥著充電式電子產品,加上可攜式設備、儲能系統和電動車的落地生根、大型動力電池的普及,亟需透過「管理機制」來智能調控大串數電池組的電量消耗和補充,目的是維護人、機安全,並利用電流變化做更多後續加值應用。BMS 儼然已在現代電源系統一躍成為要角,甚至有人用「核心/主腦」來形容它。
 
網路亦不乏有不少人提出疑問:哪家廠商的 BMS 最好用?這恐怕沒有標準答案。多數微控制器 (MCU) 供應商基本上都備有相關解決方案,差別在於有些供應商是以整合式或專用產品問市,而有些則是提供基本元件,由通路商或合作夥伴自行發揮,如:恩智浦半導體 (NXP)。至於何者較優?平心而論,須視開發者的用途而定;例如,電動車或工業應用等講求精準與「時間敏感網路」(TSN) 的應用,測量誤差與「微秒級」的極速執行時間,可能就是最大考量。此外,是否要採取主動電路干預、維持電池組的電量均衡?抑或被動平均配給?應視個案而定。
 
因此,我們本期【產業特輯】特別精選一些特色產品做介紹,希望提供開發者具體而微的概觀。以新一代 BMS 必備功能——「電池容量檢測」為例,通常以「庫侖計數」(Coulomb count) 估算;典型計量方式是用電流感測放大器監測即時電流,再由MCU 軟體演算數值,但此法恐擴大誤差、須輔以校正程序,用於小範圍分流器 (Shunt) 電阻或閉環電流感測器尚可,若用來估算整個電池組的電量,恐力有未逮。於是,羅姆半導體 (Rohm) 主張改由專用晶片代勞;既可減少 MCU 工作負載,還可加載中斷警示、喚醒、休眠等額外功能。
 
最關鍵的是:專用晶片便於「即時」監控短至幾百毫秒的瞬間變化,且開發者可定義時間單位。另 BMS 產品已順利打入多家重量級車廠供應鏈的德州儀器 (TI) 更強調:偵測電池健康度是預防電池老化的第一步,對於不容意外當機或易危及人身安全的應用尤為重要。只要偵測夠準確,就能進一步採取保護措施,而 TI 的「阻抗追蹤」(Impedance Tracking, IT) 演算法可經由電池的放電狀況計算電池內阻,將它映射到電池在放電時的電壓差,掌握電池的健康程度;即使要檢測不斷電系統 (UPS),也能在維持備援所需容量下,透過小容量的放電計算電池內阻。
 
本期內容:
BMS 超級任務 1 :檢測電量&保護電路
BMS 超級任務 2 :電池健診&電量均衡