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【「電量變化」透露許多訊息】
不少智慧手機或可攜式裝置,都是不可自行替換電池的設計。為防通訊意外中斷,使用者越來越依賴電池容量檢測,是電池管理系統 (BMS) 主要功能之一,通常以庫侖計數 (Coulomb count) 估量;解析越精準,不僅可降低誤差容忍度、不致高估剩餘電量,還能縮小整個電池組的體積。然而,傳統電池組的庫侖計數架構須外掛放大器,且周邊的類比數位轉換器 (ADC) 和類比前端 (AFE) 又各自存在細微誤差,若用來估算整個電池組的電量,恐力有未逮。
反觀庫侖計數專用晶片能減少 MCU 工作負載,還可加載中斷警示、喚醒、休眠等額外功能,更便於「即時」監控短至幾百毫秒的瞬間變化 (開發者可定義時間單位)。此外,大串數電池的 BMS 挑戰在於:須用許多隔離元件以確保電氣運作,若是自行採購分離式元件、組態,頗為耗電,且整體材料清單成本 (BOM Cost) 與整合式產品相差無幾,未必划算;另內部通訊介面的整合也有難度,前端遇到的問題解決後,難保後端不會再次發生狀況,煩瑣工作著實不少。
搭載 BMS 的另一個訴求是:有助於延長電池壽命。可惜,它並非電池組「延年益壽」的萬靈丹;單電池 (Cell) 理論上無疑義,但串聯成電池組 (Battery Pack) 可就不一定了!由於每串電池的電化學反應不可能一模一樣,假如電池組中某個 Cell 出問題,基於 BMS「維持電池間均衡」理念,與其串聯的電池夥伴會前來馳援,旨在使電池組中的各串電池達到均衡一致;如此一來,恐形成互相拖累、掣肘之勢,會減損整體電池組的壽命。這可借用知名的「木桶效應」解釋。
一隻木桶最終能盛蓄多少水量,非由桶壁上最高的那塊木板做主,關鍵還得最短的那塊木板說了算,暗喻:組員功力相當,才具正向加乘效果——整體電池組的蓄電能力,取決於內部性能最差的電池。假如電池組中的各個 Cell 皆身強體健,自然能加倍發揮戰力;但若有「豬隊友」扯後腿,反會加速電池組老化。統整 BMS 有三大評判重點:解析度、消耗電流與功能多寡;與此同時,動態記錄電池容量,車用 BMS 市場潛力相當可觀,藉由電流變化可做許多延伸應用……。
延伸閱讀:
《「庫侖計數」獨立晶片精準解析瞬間電量衝擊》
http://www.compotechasia.com/a/____//2018/0309/38297.html
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