大规模电动汽车生产需要先进的电池化成和测试系统

Vikas Choudhary
ADI公司

在更严格的二氧化碳管制和更具环保意识的消费者的推动下，转向电动汽车的速度继续加快，预计到2025年，汽车总销量的有10%将由电池供电，目前只有不到1% 。1 高昂的电池成本是这个进程的阻力，其仍然占到了汽车总成本的约一半。

尽管有诸多因素决定电池的成本，但后段工艺仍然是制造商可以在降低成本方面取得进展的领域之一。 具体来说，就是电池的化成和测试过程。其在电动汽车电池的成本中占比可以高达 20%。

电池化成和测试是一个耗时的过程，涉及多次充电和放电以激 活电池的化学性质，时间可长达两天。这个必要的过程使得电 池可以被投入实际使用，且对于确保电池的可靠性和质量至关 重要。这个过程极其缓慢，因此是阻碍电池制造提高产量从而 降低电池生产总成本的重要瓶颈之一。电动汽车电池制造商与 拥有化成和测试系统专业知识的供应商之间的合作伙伴关系，使他们能够更多地关注在这一关键制造阶段减少所涉时间和成 本，同时仍保持先进电池化学制品所需的精确性。

产量提高等同于电池成本下降

为了降低电池成本，制造商需要统筹兼顾，首先利用供应商的系统级专业知识来减少整体电池测试电路面积大小，同时增加通道的数量。需要注意的是，两者必须同时保持电池化成和测试测量的准确性、精确性、可靠性和速度，确保满足 安全、性能和可靠性要求。

这并不容易做到。在前端，驱动电池充电电路的电源需要进行严格控制。在更深层面，电池的化成和测试需要密切监测电池循环期间使用的电流和电压分布，以防止充电过度和充电不足。这既确保了测试期间的安全性，又最大限度地延长了电池使用寿命，从而大幅降低最终用户的总拥有成本。

要进行这些重要的电池测量，需要质量很高的仪表放大器 (in-amps)和相关的并联电阻来测量电池充电/放电电流，即使在 恶劣的工厂条件下，也要实现±0.05%以上的精度。用于监测整 个热工作范围内的电压的差动放大器也适用于此精度水平。

将这些组件合并为一个完整的解决方案有多种方式，但要最大限度地提高性能和减少系统占用空间，这是一个重大的挑 战。这就是ADI将模拟前端、功率控制和监控电路集成在单个IC AD8452中的原因。这些IC可以包括电池反向电流预防功能、过压 保护开关和防止电池充电过度 的智能控制功能，它们可以减少 50%的系统占用空间。这套功能允许电池制造商将更多的功能整 合到测试系统中，同时更有效地利用工厂的空间。此外，它们 还允许制造商设计具有更多功能和更可靠测试过程的系统。
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