摘要

　　本文描述了智能電池傳感器（IBS）如何幫助維持合適的電池性能，重點介紹電阻式傳感器的用途并解釋其在汽車應用中的相關功能。本文還介紹了對IBS器件的一項實際測試以及用于確認其精度的實驗室測試。另外本文還介紹了IBS器件如何用于汽車應用，討論其在可再生能源領域的實用性，并將其與其他電池監控技術進行比較。

　　引言

　　現代汽車需要進一步提高效率來滿足未來燃油經濟性標準的要求。這一效率提升與汽車電氣系統的創新大有關系。這些技術創新涉及許多領域，如起停、線控驅動和線控制動系統等等。但這些新技術有一大缺點，這就是它們全都依賴于電氣系統的同一部件：鉛酸電池，而該部件自上世紀50年代以來就沒有多大創新。合適的電池管理將是支持未來設計創新繼續下去的關鍵所在，這可利用智能電池傳感器（IBS）來實現。IBS單元可對電池的電流、電壓和溫度（IVT）進行精確和按需（on-demand）測量。根據測量信息可進行準確的“充電狀態”和“健康狀態”計算，從而確保電氣系統在最高效率下工作。

　　圖1. 智能電池傳感器

　　IBS概述

　　IBS 是用于鉛酸電池管理的完整測量系統。這些部件可測量流經電池的充電或放電電流，電池端子之間的電壓，以及電池的溫度（通過測量電池接線柱與 IBS 單元本身之間的導熱性）。這三項測量幾乎同時進行，以確保測量準確性（即使是在快速變化的條件下）。IBS可使用LIN通信協議將這些測量結果發送至汽車的電子控制單元（ECU）或其他控制系統。LIN是面向汽車環境的一種可靠通信協議，具有出色的容噪性。LIN總線在大多數新產品上已有提供，或者可利用簡單的微控制器輕松開發出來（當在其他汽車或非汽車應用中使用IBS時）。

　　IBS 單元應當能夠適應全范圍的汽車工作條件。例如，–40℃至+115℃的工作溫度使其能夠適應那些甚至會給最新、最先進鉛酸電池造成損害的工作條件。此外，高工作電壓范圍使IBS單元能夠在電池過充電和欠充電條件下繼續取回數據。它還應當能夠在電壓和溫度范圍的極大和極小條件下以最小的精度損失來監控完整的電流范圍。

　　IBS精度

　　IBS的核心部分是專為感測電池電流而設計的分流器。 IBS的精密內部電子元件的可靠性應當足以適應在現代汽車的發動機機罩下環境中工作的要求，并在感測分流器上的壓降時保持精度。IBS和集成電子元件必須適應所有12 V汽車起動電流，同時使誤差最大值在整個測量和電池溫度范圍內限制到0.5%（±30 mA偏差）。

　　除了電流感測能力之外，IBS的另一個優點是電池溫度傳感器和電壓傳感器全都包含在一個器件中。因此，例如我們假設IBS的電壓測量精度在4 V至18 V的電壓范圍和整個電池工作溫度范圍內為± 50 mV，而電池溫度傳感器在整個溫度范圍的外緣處的最大誤差為3℃。鉛酸電池的溫度范圍上限通常為+60℃，工作中的實際下限不小于0℃。在這些實際溫度范圍內，我們的示例IBS的溫度誤差不超過1℃（參見下文圖2提供的更多信息）。該精度足以設置關停警告和定義電池在所有工作條件下的電流限值。使所有這些傳感器包含于一個器件可消除對額外傳感器或用于取回該信息的其他系統的需要，從而幫助避免成本上升。所有測量值以一個數據包通過LIN總線返回，確保 IBS提供對所有電池參數的準確、實時和相關聯的測量結果。

　　圖2. IBS細節示例