隨著世界向低碳經(jīng)濟(jì)社會積極轉(zhuǎn)型，二次電池高效、清潔無污染的鋰離子電池在循環(huán)壽命、能量密度、功率密度和環(huán)境友好性能上優(yōu)勢明顯，被廣泛應(yīng)用于即將爆發(fā)的新能源汽車動力電池市場。因此，電池設(shè)備制造商面臨著將電池迅速推向市場的壓力，有諸多因素決定其成本，后段工藝仍然是制造商可以在降本增效方面取得進(jìn)展的領(lǐng)域之一。ADI最新一代測試芯片對電池分容環(huán)節(jié)的精度控制與效率提升或許可以作為產(chǎn)業(yè)參考。

為什么電池制造需要分容？
電池的分容是通過化成分容柜來完成的，它可以同時為大量的電池充放電。電池分容時通過電腦管理得到每一個檢測點的數(shù)據(jù)，從而分析出這些電池容量的大小和內(nèi)阻等數(shù)據(jù)，確定電池的質(zhì)量等級，這個過程就是分容。


鋰離子電池制造的漫長過程

分容的另外一個目的是對電池進(jìn)行分檔組編，就是篩選出單體的內(nèi)阻和容量相同的單體進(jìn)行組合。組合時，只有性能很接近的才能組成電池組。比如，動力電池組為滿足電動汽車的能量需求，往往需要數(shù)十支到數(shù)千支電池組成，受到系統(tǒng)復(fù)雜性的影響，電池組的行為有其獨特性，并不是單體電池的做一個簡單的加減法就能夠獲得電池組的性能。

另一方面，單體電池的一致性差也可能會導(dǎo)致電池組安全性降低。研究顯示即便是單體電池循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上，在組成電池組時，如果沒有均衡設(shè)備的保護(hù)，電池組的循環(huán)壽命可能不足200次。

因此，為了提高電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能，必須嚴(yán)格控制鋰電池的一致性或精確評定電池等級，所以對分容設(shè)備的電流和電壓的測量精度有很高的要求。

高精度、高效率電池分容化成系統(tǒng)設(shè)計
限于傳感器采集精度，目前市場上化成分容設(shè)備電流和電壓的測量精度一般在千分之一左右。對于電池分容過程而言，電流和電壓的控制精度越高，鋰電池產(chǎn)品的質(zhì)量就會越好，電流電壓傳感器在萬分之一以上的精度是比較理想的選擇。

為了降低電池成本，制造商需要統(tǒng)籌兼顧，首先利用供應(yīng)商的系統(tǒng)級專業(yè)知識來減少整體電池測試電路面積大小，同時增加通道的數(shù)量。需要注意的是，兩者必須同時保持電池化成和測試測量的準(zhǔn)確性、精確性、可靠性和速度，確保滿足安全、性能和可靠性要求。而要進(jìn)行這些重要的電池測量，需要質(zhì)量很高的儀表放大器和相關(guān)的并聯(lián)電阻來測量電池充電/放電電流，即使在惡劣的工廠條件下，也要實現(xiàn)±0.05%以上的精度。

因此，電動汽車電池制造商與例如ADI等擁有化成和測試系統(tǒng)專業(yè)知識的供應(yīng)商合作，能在這一關(guān)鍵制造階段減少所涉時間和成本，同時仍保持先進(jìn)電池化學(xué)制品所需的精確性。


AD8452電池分容化成解決方案

將電池分容所涉及的測試組件合并為一個完整的解決方案有多種方式，但要最大限度地提高性能和減少系統(tǒng)占用空間，這是一個重大的挑戰(zhàn)。這也是ADI將模擬前端、功率控制和監(jiān)控電路集成在單個IC AD8452中的原因。AD8452為電池分容化成系統(tǒng)提供了高精度（依據(jù)具體設(shè)計方法，最多可達(dá)0.01%精度），高可靠性，高效率的單芯片方案，同時減少了所需器件數(shù)量和電路板布板面積。每片AD8452既可以單獨控制最多30A的充放電流，也可以多片并聯(lián)，來控制更大的輸出電流。

降本增效，ADI新一代分容測試技術(shù)解讀
AD8452基于模擬控制回路的架構(gòu)，在當(dāng)時設(shè)計理念也是非常先進(jìn)的，得到了客戶大量的使用和廣泛的認(rèn)可。時至今日，電池分容化成測試設(shè)備開始逐步由模擬控制向數(shù)字控制演進(jìn)。因為針對不同的電池測試參數(shù)，傳統(tǒng)的模擬環(huán)路只能去通過修改或調(diào)整線路板上的電容或者是電阻網(wǎng)絡(luò)去改進(jìn)這個值，這不僅對電容提出了很高的要求，在測試進(jìn)行的過程中的調(diào)試也會非常不方便。如果是數(shù)字控制環(huán)路的測試方案，可能只需修改幾行代碼即可完成，大大提高了測試效率。

正是基于這種理念，ADBT1000/1/2系列芯片便是ADI新推出的高精度測試芯片，基于數(shù)字環(huán)路控制設(shè)計，集成了外圍的ADC、檢測電路，可以大大減少客戶開發(fā)電池分容系統(tǒng)的時間。




與此同時，相較AD8452的單通道方案，ADBT1000系列芯片擁有最多4個數(shù)據(jù)采集通道，客戶可以多路自由組合。例如同時可以兩兩定向，既能通過兩個通道的并聯(lián)，去輸出更大的電流，也可以把4個通道同時并聯(lián)，單芯片實現(xiàn)了高達(dá)240A的大電流充放電，符合于現(xiàn)階段電池容量持續(xù)提升的大趨勢。

本文小結(jié)
隨著電動汽車市場的爆炸式增長，對車輛供電的高性能電池需求也隨之增加。ADI持續(xù)研發(fā)了許多新產(chǎn)品、參考設(shè)計和集成解決方案，新一代ADBT1000系列測試芯片便在提供高精度的同時，以數(shù)字化環(huán)路控制替代模擬控制，提高了工廠對于電池分容化成的測試能力，擴(kuò)大了測試規(guī)模，使制造商能夠更高效地生產(chǎn)安全強勁的動力電池組。