電動汽車的重生之路還有多長?
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
引言
在我慢慢長大的過程中，郵件是用一輛 Grumman Kurbwatt 電動廂式貨車投遞的。如今，Kurbwatt 已不復(fù)存在，郵件由工作人員徒步投遞。也許這是兩黨合作的少有范例，因為無論是否“綠色”信徒，均將此視為一項成功。然而，Kurbwatt 提醒我們，電動汽車始終無處不在，即使你并沒有注意到它。事實上，電動汽車的提法可以一直追溯到 19 世紀(jì)早期。首批電動汽車使用不可再充電的電池，而伴隨著每一次電池改進(jìn)，都會出現(xiàn)更加實用的電動汽車版本。實際上，100 多年前，比利時人制造的電動賽車 La Jamais Contente 就創(chuàng)造了陸地時速 68 mph 的世界紀(jì)錄1。電動汽車在 20 世紀(jì)早期很流行，因為與汽油燃料汽車相比，電動汽車有諸多優(yōu)勢：沒有內(nèi)燃機(jī) (ICE) 所產(chǎn)生的震動、氣味或噪聲，也不需要手搖發(fā)動或換檔。就電動汽車 (EV) 而言，不幸的是，電池技術(shù)的發(fā)展速度不夠快，趕不上內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展速度，因為內(nèi)燃機(jī)使用便宜且汽油供應(yīng)充裕。那時和現(xiàn)在，電動汽車要想取得成功，電池技術(shù)都是最關(guān)鍵的因素。由于沒有市場驅(qū)動力，因此在 20 世紀(jì)的大部分時間里，電動汽車電池系統(tǒng)的發(fā)展慢如蝸牛就毫不奇怪了。
現(xiàn)在，新的時代到來了，石油的代價 (就價格和環(huán)境而言) 過高迫使全世界都在尋求能源利用的多樣化。電力是實現(xiàn)能源利用多樣化的關(guān)鍵，在這種情況下，電動汽車必須發(fā)揮作用。電力幾乎可以用任何可用能源 (核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒚?、汽油、柴油、乙醇、氫氣、牛糞 … 等等) 產(chǎn)生。從某種意義上來說，電力是通用的。電動汽車的全球標(biāo)準(zhǔn)有可能同時實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并消除大量在各地支持燃油消耗的基礎(chǔ)設(shè)施。此外，與內(nèi)燃機(jī)相比，電動汽車的能效高得多?？勺兊钠囼?qū)動負(fù)載適合電動馬達(dá)而不是內(nèi)燃機(jī)，因為它在低轉(zhuǎn)速時提供很大的扭矩。內(nèi)燃機(jī)僅在很窄的轉(zhuǎn)速和負(fù)載范圍內(nèi)能以最高效率工作。因此，為了滿足峰值加速需求，內(nèi)燃機(jī)的尺寸必須特別大，而且內(nèi)燃機(jī)將汽油能量轉(zhuǎn)換成運動能量的效率一般為 20%。而另一方面，電動馬達(dá)將電能轉(zhuǎn)換成運動能量時，典型效率為 90%。此外，電動馬達(dá)在怠速熄火時不會浪費能量，而且電動系統(tǒng)有潛力通過再生制動恢復(fù)機(jī)械能。
然而，要真正成為汽油燃料的競爭者，電池技術(shù)將需要做出很多改進(jìn)。隨著能極大地提高能量密度和功率密度和新的電池化學(xué)組成的出現(xiàn)，為了使這類電池能投入實際使用，電池管理的復(fù)雜性也極大地提高了。充電周期、批次差別和不同的環(huán)境條件都會使各節(jié)電池的容量隨著時間推移而減小和分化。使情況更為嚴(yán)重的是，強(qiáng)動力傳動系統(tǒng)的電氣環(huán)境具有以下特點：大量電氣噪聲、瞬態(tài)尖峰、高壓和寬工作溫度范圍。此外，電子產(chǎn)品必須具有極高的可靠性和極長的壽命，因為客戶已習(xí)慣于今天的內(nèi)燃機(jī)車的高性能和長久性，因此會要求任何替代技術(shù)都具有同樣的特點。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，凌力爾特已經(jīng)為電動汽車 (EV) 和混合動力電動汽車 (HEV) 市場推出了開創(chuàng)性的電子器件。2008 年，凌力爾特推出了 LTC6802，這是一款單片 IC，能對電動汽車傳動系統(tǒng)所需的大型高壓電池組實施精確監(jiān)視。這款電池監(jiān)視 IC 將數(shù)據(jù)采集任務(wù)壓縮到了單個器件中，能支持長串電池。結(jié)果，與過去的分立式解決方案相比，該 IC 極大地提高了性能、成本效益和空間利用率。這款完整的電池測量 IC 包括一個 12 位 ADC、一個精確的電壓基準(zhǔn)、一個高壓輸入多路轉(zhuǎn)換器和一個串行接口。每個 LTC6802 都能測量多達(dá) 12 節(jié)串聯(lián)的電池；該器件的專有設(shè)計允許多個 LTC6802 串聯(lián)疊置，而無需光耦合器或隔離器，從而允許對長串串聯(lián)連接的電池中的每一節(jié)電池進(jìn)行精確的電壓監(jiān)視。2009 年，凌力爾特推出了 LTC6802 的伴隨器件 LTC6801，從而為這類高壓電池組提供了冗余監(jiān)視。在經(jīng)過為期兩年的生產(chǎn)及對設(shè)計的上路驗證后，凌力爾特推出了第二代電池監(jiān)視 IC LTC6803。憑借真實的汽車體驗，該第二代產(chǎn)品滿足了眾多要求：例如抗噪聲能力更佳、與更多種電池兼容、更低功耗以及廣泛的自測試功能以實現(xiàn)安全 / 可靠的運行。
電動汽車正在進(jìn)入主流汽車行列，LTC6803 等尖端的測量器件是電動汽車取得成功所必不可少的。這類器件不僅要提供準(zhǔn)確的測量、監(jiān)視和控制，還必須在非常艱難的條件下，可靠地長期運行。LTC6803 正在證明哪些事情是可能做到的，而面向電池管理、監(jiān)視、平衡、電源管理以及更多應(yīng)用的新一代器件已露出端倪。在不久的將來，我們能最終消除內(nèi)燃機(jī)造成的振動、氣味和噪聲，毫無遺憾地向前發(fā)展。今天的內(nèi)燃機(jī)車得益于超過一個世紀(jì)的專注發(fā)展。我相信，隨著電動汽車重新獲得關(guān)注，這類汽車將在相對短的時間內(nèi)證明其價值。
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