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随着电动汽车的迅速发展，消费者开始关注电动汽车的范围。甚至有些用户也有里程焦虑，因为他们害怕出现类似手机电池耗尽时突然关机的现象。今天，让我们详细谈谈汽车电池电量精确测量的难点和对策。

许多消费者怀疑为什么电动汽车的动力电池不“准确”？

首先，测量电动汽车动力电池的电量比测量手机电池的电量要困难得多，而且很难“准确”估算。

然而，随着电池测量技术的改进，这不再是一项不可能的任务。但是在电动汽车的发展中最重要的是。

电动汽车电池电量测量的难点

让我们先谈谈困难。电动汽车电池功率精确测量的相关因素包括:

1.电动汽车的动力电池材料多种多样

电动汽车的动力电池材料多种多样。

精度是电动汽车电池测量的一个重要特征。然而，电动汽车的动力电池材料是多种多样的。包括磷酸铁锂磷酸铁锂电池(红色曲线)、钴酸锂锂电池(蓝色曲线)和新型化学材料电池如三元NMC电池(黑色曲线)。他们对电池电量的测量提出了不同的要求。磷酸铁锂磷酸铁锂电池的放电曲线平缓，电池电压测量的准确性至关重要。为了防止过度充电和放电，电池应该保持在满容量的20%到90%之间。在85千瓦小时的电池中，可用于正常驾驶的容量只有60千瓦小时。如果测量误差为5%，为了继续电池的安全运行，电池容量必须保持在25%到85%之间。总可用容量已从70%降至60%。

电动汽车动力电池的安全可用功率范围

2.电动汽车的使用环境极其恶劣。

电动汽车可能去北部的漠河体验零下40度的低温，去西部的火山体验零下50度的灼热温度。同时，湿度、机械应力和超过15年的使用寿命都对动力电池和手机电池提出了截然不同的环境耐受要求。

3.电动汽车动力电池是一种结构复杂的电池组。

电动汽车用蓄电池组

电动汽车的动力电池是由最基本的单体电池组成的电池模块，再由模块模块组成电池组。手机是一个单一的细胞。电动汽车电池由几个串联的电池组成。当以4.2V充电时，典型的电池组(具有96个串联电池)将产生超过400伏的总电压..电池组中的电池越多，电压就越高。

所有电池的充电和放电电流是相同的，但是每个电池上的电压必须被监控。为了容纳大功率汽车系统所需的大量电池，多个电池通常被分成几个模块并放置在车辆的整个可用空间中。典型的模块有10到24节电池，可以组装成不同的结构，以适应多种车辆平台。模块化设计可用作大型电池组的基础。它允许电池组件放置在更大的区域，从而更有效地利用空间。

↓电池组的桶效应

同时，动力电池由多个电池单元组成，因此最弱的电池单元限制了整个电池组的性能。这也被称为桶效应。总电量受最弱核心的电量限制。过度充电或过度放电会损坏相应的电池。

电池测量技术的改进有助于电动汽车电池电量的精确测量

在汽车电气化的浪潮中，全球领先的高性能模拟芯片制造商ADI公司凭借其在汽车电气化方面的丰富经验，通过提供低排放、高效率、高可靠性和安全性的解决方案，使电池管理、动力传动系统和信息娱乐系统更小、更轻、更可靠，同时保持高性能，从而促进更环保、更高效的未来车辆早日着陆。锂电池供电系统需要具备以下功能特征:监控功能；能在恶劣环境下保持良好的性能；提供可靠安全的电源管理。

自2007年推出首款铅酸蓄电池管理芯片以来，ADI公司在这一领域一直处于全球领先地位，并随着电动汽车的发展趋势向锂电池管理系统迈进。ADI公司的锂电池监控集成电路产品现已进入第五代，其安全性、准确性和性能在业界处于领先地位。例如，在关键监控功能中，借助独特的嵌入式齐纳基准电压源和噪声滤波模数转换器，ADI公司可以实现极高的电压测量精度，这对提高续航里程的关键指标非常重要。

鉴于测量电动汽车电池容量的困难，让我们谈谈解决办法。事实上，随着电池测量技术的快速发展，它有助于准确测量电动汽车的电池电量。这也是电动汽车发展的重中之重。核心技术之一是电池管理系统。

电池管理系统BMS应用框图

电池管理系统BMS应用程序框图显示了一个典型的96芯电池组，它分为8个模块，每个模块有12个电池。在本例中，电池监控器集成电路为LTC6811，可测量12个电池。该集成电路的电池测量范围为0V至5V，适用于大多数电池化学应用。多个设备可以串联，以便同时监控长高压电池组。该装置包括每个电池的被动平衡。数据在隔离栅的两侧交换，并由系统控制器编译，系统控制器负责计算电池电量、控制电池平衡、检查太阳能电池电量，并使整个系统保持在安全范围内。

1.高电池测量精度扩大了可用功率范围

电池电压测量精度和电池可用功率范围

BMS技术作为电池组背后的“大脑”，管理功率输出、充电和放电，并在车辆运行期间提供精确的测量。更高的电池电压测量精度可以扩大可用电池功率的范围。如果精度提高到1%(对于磷酸铁锂磷酸铁锂电池，1mV的测量误差相当于1%的荷电状态误差)，则电池可以在满容量的21%和89%之间工作，提高8%。使用相同的电池和更高精度的电池管理系统可以增加汽车每次充电的里程。

以ADI公司为例，BMS电池管理系统的主要电池监控集成电路产品已经迭代到第五代，能够以优于1.2毫伏的高精度监控12个或更多电池通道的电压和温度

2.应对严峻环境挑战的精确齐纳基准源

BMSIC内部框图

电池管理系统电路设计人员通常根据数据手册中的规格来估计电池测量电路的精度。事实上，在实际应用中，其他影响通常会主导测量误差。影响测量精度的因素包括:

LPCB组装应力

l湿度

l温度漂移

长期漂移

完美的技术必须考虑所有这些因素来提供卓越的性能。集成电路测量精度主要受参考电压基准的限制。参考电压对机械应力很敏感。印刷电路板焊接过程中的热循环会产生硅应力。湿度是硅应力的另一个原因，因为封装会吸收水分。硅的应力会随着时间的推移而松弛，导致参考电压的长期漂移。

精度受印刷电路板组件应力(左上)、湿度(右上)、温度漂移(左下)和长期漂移(右下)的影响

LTC68xx系列采用实验室级齐纳二极管基准电压源，这是ADI公司30年来不断改进的技术。掩埋齐纳二极管将结放置在硅表面下，远离污染物和氧化层。因此，齐纳二极管具有出色的长期稳定性、低噪声和相对精确的初始容差。在-40°C至+125°C的整个汽车温度范围内，漂移小于1mV。随着时间的推移，齐纳二极管基准电压源具有更好的稳定性，至少比带隙基准电压源高5倍。相似的湿度和印刷电路板组件应力测试表明，嵌入式齐纳二极管的性能优于带隙基准。

3.细胞平衡打破桶效应

带放电电阻的无源电池平衡器

BMS还提供了重要的保护措施来防止电池损坏。电池组由几个独立的电池单元组成，它们无缝工作，为汽车提供最大的功率输出。如果电池单元之间失去平衡，它们将受到压力的影响，导致过早终止充电，这将进一步缩短电池的整体寿命。

被动平衡将使电池组中每个电池的容量与最弱电池的容量大致相同。它在充电循环中使用相对较低的电流，消耗高SoC电池的少量能量，因此所有电池单元都被充电到其最大SoC。这是通过与每个电池单元并联的开关和泄放电阻实现的。高SoC电池放电(功率在电阻器中消耗)，因此充电可以继续，直到所有电池单元完全充电。

↓动力电池的可用功率与浪费功率的关系

最重要的是，电池测量技术的改进有助于通过扩大可用功率范围、精确接收参考源以应对恶劣的环境挑战以及平衡电池单元以消除桶效应来精确测量电动车辆的电池功率。这相当于最大限度地减少啤酒顶部的泡沫，留下真正的可饮用的葡萄酒。电动汽车的电池技术在未来一定会更加精确和智能化。从而消除用户的里程焦虑，让消费者放心畅游。

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