隨著電動車越來越普及，BMS 正在幫助克服一些阻礙其進一步普及的關鍵障礙：行駛距離、安全性、性能、可靠性，以及成本。而半導體則是這類系統的核心。 「相較於燃油車，半導體技術在電動車中佔有更加重要的地位。」負責帶領 TI 開發電動車電池監控產品團隊的 Sam Wong 表示。「我們的晶片可帶來極大助益，但所需成本卻只是電池組的一小部分。」 根據近期一篇 BloombergNEF 報告指出，在全球客車市場中，電動車僅佔不到 5%。不過電動車的市佔率正在迅速增加，大多數大型汽車製造商均承諾將在未來 5 到 10 年中將產品系列轉型為以電動車為主，以推動邁向更為環保且永續的未來。對主流消費者而言，電池技術的進步是關鍵要素。TI 立足於推動電池技術進步的最前線，我們透過新技術，讓工程師能利用多種電池化學物質和配置進行作業，進而推動汽車創新向前邁進。這類進步已透過傳統或尖端的電池技術，讓電動車的價格、性能和可靠性獲得改善。 利用毫伏行駛數英里 新的電池化合物為遠距離行駛帶來了一大良機。大多數電動車都使用仰賴鈷的鋰離子電池供電，而鈷是一種供應量極低的稀土金屬。不過，現在電動車產業大多開始採用無鈷的化學電池替代方案，那就是磷酸鐵鋰 (LFP)，LFP 的供應量較充沛、開採的永續性較高，而且更易於使用，因此是更加低廉且更有效率的替代選擇。 不過，雖然因鐵的成本較低、蘊藏量相對豐富，讓 LFP 成為更永續的選擇，這種化學物質卻具有一項缺點。電動車需要透過量測電池壓降來評估剩餘的電量，對車中的乘客而言，這代表剩餘的行駛距離。以鈷為基礎的電池在放電時，其電壓會穩定下降，但 LFP 電池卻不一樣，其壓降十分微小，即使電量即將完全耗盡也不例外，讓預測其電量成為一大挑戰。 「LFP 如此平緩的放電速率所需的電壓量測準確度，正好是現代半導體技術可提供的極限所在。」TI BMS 系統經理 Mark Ng 表示。
傳統 BMS 產品量測電池電壓的準確度可達約 5 毫伏，但就 LFP 電池而言，這種不準確度會為行駛距離帶來約 25% 的不確定性。因為製造商必須採取低估行駛距離的謹慎做法，以免駕駛人行駛在公路上時意外發現電池即將沒電，所以汽車回報的剩餘行駛距離通常都比實際可行駛的距離短 25%。 此時 TI 的尖端技術即可派上用場。透過運用我們的高精密度電池監控器，汽車製造商即可指示更為準確的行駛距離。 「現在無須在實際還可行駛 250 英里時，告知剩餘的行駛距離為 200 英里，因為只要利用我們的晶片，汽車就可告知剩餘的行駛距離為 230 英里。」Mark 表示。「雖然是對相同的電池進行相同的充電作業，BMS 實際上卻可將行駛距離延長 30 英里。」 額外的行駛距離足以確保 LFP 電池是可行的技術，讓汽車製造車能放心轉換至此新興化學物質，進而製造更為永續且實惠的電動車。 取得平衡 準確的監控技術除了可延長汽車的行駛距離外，對於安裝至電動車電池組中近 200 個電池芯而言，更是左右其安全性與耐用性的關鍵。若一個電池芯的放電速度比其它電池芯快，即使電池組的其餘部分仍有電，該電池芯仍可能幾乎耗盡電力。且幾近耗盡電力會對電池芯造成永久性傷害，讓其無法保存電量，導致整組電池芯再也無法使用。而在充電期間，需要關切的則是電池芯充電速率不一的問題。這可能會造成部分電池芯過度充電，並導致危險的電池過熱情況。 由於 TI 高準確度的電池監控器，我們可以提早發現電池芯即將耗盡電量或過度充電的跡象，隨後則會中斷該電池芯的連結以免過度放電，或是釋放出過度充電的電量，讓整組電池芯可在行駛和充電期間維持平衡狀態。我們也會監視電池溫度上升的情況，這是發生過度充電或其他問題的另一種跡象。 「BMS 可提供精密的監控網路，以感測每個電池芯的電壓、電流和溫度。」Sam 指出。「如此一來，我們就可中斷電池與系統的連結，或是調整流入或流出電池的電流。」
BMS 採用兩個獨立感測器來量測電壓，以提供備援功能，並在發生不匹配情況時發出警示。 就新一代電動車的配電、穩健性和安全性而言，更高的電池電壓堆疊、更快的充電需求，以及更強大的牽引馬達，都為中斷電池連結系統帶來了獨特的挑戰。 但即使是這類具挑戰性的作業，我們也具有相應的解決方案。 靈活創新 隨著製造商引進新的電池化合物、更強大的電池組，以及不同的個別電池芯配置方式，其中許多製造商都開始推出運用前述不同組合的電動車產品系列。我們的產品組合以相同封裝提供多種通道選項、針腳相容性，且可完全重複使用已建立的軟體。因此，本公司產品組合所提供的最重要功能之一，在於可搭配汽車製造商選用的幾乎所有電池化合物及其組合進行運作，讓汽車製造商能省下研發成本、軟體開發成本和時間。 「身為需要處理多種電池化合物組合的製造商，能在同一產品系列中獲得多種電池監控產品選項，是至關重要的一點。」 Mark 指出「若能跨越平台進行擴展，就可降低個別電動車的成本，同時加快車輛的上市時間。」 TI 未來還會推出更多 BMS 創新技術。我們正力求突破電壓準確度的極限，並在每個晶片中整合更多控制功能，以協助汽車製造商充分發揮其真正的潛力。此外，TI 正在進行研究，藉此確保我們的 BMS 解決方案皆獲得最佳化，可準確地支援新興類型的電池。「目前業界在研究的電池化合物可能有上百種。」Sam 表示。「我們希望確定 TI 的 BMS 產品都能提供所需的靈活性，以充分運用其中任何一種電池化合物。」 打造更美好世界的熱忱 打造更美好的世界是 TI 的熱忱願景，因此我們透過半導體技術，製作更為實惠的電子產品，而協助汽車製造商生產更安全、更實惠的電動車，只是本公司的創新者實踐此熱忱的途徑之一。每一代創新都以前一代為基礎，使我們的技術能夠更精巧、更有效率、更可靠且更實惠。推動半導體技術持續更上一層樓，是我們數十年來始終如一的信念。 |
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