在管理電動汽車(EV)電池的電池管理系統(BMS)中,也應用了FeRAM。具有高重寫耐久性的FeRAM可延長電池使用壽命,并記錄和保存評估電池再利用所需的數據。
BMS是什么
電動汽車(EV)使用的電池由多個電池單元組成,每個單元的性能和壽命各不相同。某些單元較早劣化會影響整個電池的性能,導致電池被迫提前更換。使用電池管理系統(BMS),從電池各單元的監控模塊中收集溫度、電壓、電流等數據,并指示各單元保持充電平衡。由此,較弱的電池單元會得到頻繁充電,較強的電池單元則會頻繁放電,從而保持整體性能并延長電池壽命。這些高頻監控的數據會存儲在存儲器中,采用能夠在125℃的溫度下運行并具有10萬億次寫入耐久性的FeRAM可使電池性能最大化。如下圖所示,電動汽車的電池不僅為電動機提供動力,也為空調和加熱器供能。將數據寫入ECU和BMS單元中的FeRAM,可監控電池的使用狀況。
應用FeRAM的優勢
FeRAM被全球市場份額領先的電動汽車電池制造商廣泛采用。在電動汽車的BMS中采用FeRAM可帶來以下優勢。
提升電池性能
汽車制造商對電池壽命的標注提出了更高的要求,提升電池性能成為了一個重要的課題。FeRAM具有高速寫入特性,在用電量發生變化時可高頻率地記錄電池的使用狀態,從而在事件發生時可準確保存電池信息。
BMS的功能有以下5點——
防止電池單元過充電、過放電的功能
防止電池單元過電流的功能
管理電池單元溫度的功能
計算電池剩余電量(SOC)的功能
執行電池單元電壓均衡(電池單元平衡)的功能
*以上信息援引自工業用鋰離子電池的開發和制造商,以及Panasonic的官方網站
單電池(Unit cell)是指電池中最小構成單元。隨著電池的使用,每個單電池的劣化速度會有所不同,因此需要進行均衡化調整以延長整個電池的壽命。例如,電池溫度過高可能會加速劣化甚至引發火災風險。通過高速/高頻率的寫入,可細致監控溫度并通過對電池單元充電量等的調整來保持電池溫度維持在健康狀態。
為了評估電池的再利用,進行常時記錄
如今,電動汽車的電池不僅僅是為了延長壽命,還通過再利用來減少對環境的影響,因此開發和法規正在不斷推進。特別是在歐洲,正在利用電池管理系統(BMS)記錄的數據來評估已使用電池的再利用性,這一趨勢對歐洲及其他地區的汽車制造商產生了非常大的影響。通過采用實現10萬億次寫入耐久性的FeRAM,可以實現對電池使用過程中的持續記錄。
電池再利用的全球趨勢
歐州:歐盟預計將從2025年起實施一項名為【電池護照】的新規,該規制將強制要求對電池進行日志記錄。此舉不僅旨在評估電池的修理需求和再利用性,還包括對駕駛者的環保意識以及基于行駛數據的社會信任度等標準進行評估。【電池護照】作為【數字產品護照】計劃的環節之一,未來將像護照一樣處理個人電子產品的特定信息,以推進供應鏈數據聯動和環保再利用。
中國:根據中國國家標準化管理委員會(SAC)的規定,必須每150毫秒進行一次數據記錄,因此中國國內的多家公司正在采用FeRAM。作為國家政策,電動汽車(EV)的普及正在推進,預計電池管理系統(BMS)也將相應地逐漸普及起來。此外,多家汽車制造商也參與了與歐洲的數據聯動。
美國:盡管其他地區尚未出臺類似歐洲以及中國的標準化規范,大型電動汽車(EV)制造商已著手通過電池管理系統(BMS)推動了電池的再利用,電池回收企業業務也在持續擴大。美國多家回收公司與歐洲以及日本的汽車制造商建立了合作關系,積極進入不斷擴大的二手電池市場。
日本:2024年日本經濟產業省的移動出行DX戰略中,特別關注了歐洲的電池法規,強調了日本也需建立可追溯性管理系統,并與歐洲的數據平臺進行對接。
總結
在電池管理系統(BMS)中,FeRAM憑借其高速寫入、高重寫耐性進行準確的數據采集和頻繁數據記錄并提高電池的使用壽命,同時獲取使用中的數據以便再利用。此外,隨著全球電動汽車(EV)的普及,二手電池市場規模持續擴張,越來越多的地區開始重視BMS的開發和相關法規。FeRAM成為了能夠應對這些最新趨勢的解決方案。
推薦的FeRAM類型(符合AEC-Q100標準)
加賀富儀艾電子旗下代理品牌RAMXEED有限公司(原富士通半導體存儲器解決方案有限公司)提供的FeRAM產品,由于其非易失性特性,即使在突然斷電的情況下,FeRAM也能確保關鍵電池狀態數據的安全保存。總之,FeRAM的低功耗特性有助于提高BMS的能效,延長便攜式設備的使用時間。
RAMXEED推薦的產品如下:
MB85RS4MTY: 4Mbit SPI I/F 1.8~3.6V 50MHz -40~125℃ DFN8
MB85RS2MTY: 2Mbit SPI I/F 1.8~3.6V 50MHz -40~125℃ SOP8/DFN8
MB85RS256TY: 256Kbit SPI I/F 1.8~3.6V 40MHz -40~125℃ SOP8
MB85RS128TY: 128Kbit SPI I/F 1.8~3.6V 40MHz -40~125℃ SOP8
MB85RS64VY: 64Kbit SPI I/F 2.7~5.5V 33MHz -40~125℃ SOP8
關于 RAMXEEDRAMXEED是日本Fujitsu Semiconductor Memory Solution Limited改名的公司。富士通曾是日本知名的半導體供應商。有長久制造歷史, 高質量半導體在各種產業使用。 RAMXEED商標已于2023年2月24日在歐盟 知識產權局(EUIPO)注冊,涵蓋多種半導體產品,包括集成電路、存儲器件、芯片、元件和基板 。
關于加賀富儀艾電子(上海)有限公司加賀富儀艾電子(上海)有限公司原為富士通電子,其業務自2020年12月并入加賀集團,旨在為客戶提供更好的優質產品和服務。在深圳、大連等地均設有分公司,負責統籌加賀富儀艾電子在中國的銷售業務。 加賀富儀艾電子(上海)有限公司的主要銷售產品包括Custom SoCs (ASICs), 代工服務,專用標準產品(ASSPs),鐵電隨機存儲器,繼電器,GaN(氮化鎵),MCU和電源功率器件,它們是以獨立產品及配套解決方案的形式提供給客戶,并廣泛應用于高性能光通信網絡設備、手持移動終端、影像設備、汽車、工業控制、家電、穿戴式設備、醫療電子、電力電表、安防等領域。
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原文標題:FeRAM 在 BMS 中的應用
文章出處:【微信號:Fujitsu_Semi,微信公眾號:加賀富儀艾電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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