發布日期：2022-04-28 點擊率：48
最近看了電影《火星救援》。作為一名在大型工程公司任職的工程師，我對馬克·沃特尼在火星這顆荒漠星球表面穿行的冒險故事產生了強烈共鳴（也許其他工程師在觀看影片時也會產生同感）。在電影中，主角馬克·沃特尼碰到的困難一個接著一個，這使我在觀影的同時不禁在想：自己是否能給主角的冒險提供一些幫助？自己在面對這些困難時會采取哪些不同的做法？在沃特尼火星上遇到的諸多主要問題中，其中有一個是我知道肯定能幫上忙的。
貫穿去全片，沃特尼去到了火星表面的不同地方，一是尋找之前幾次火星任務中散落的機器設備，利用這些設備搭建與美國國家航空航天局（NASA）更好地聯絡通訊，并尋找完成這場極其危險之旅可能用到的設備：沃特尼必須駕車3200公里前往阿瑞斯4號計劃（Ares 4）的升空器所在地。沃特尼使用2塊漫游車電池和14塊太陽能電池板搭建了一輛火星探險漫游車。
看著馬克自己設計的電池組，我就開始想德州儀器是不是也能幫上點忙。作為一家電池管理解決方案（BMS）機構的產品營銷工程師，我知道我們為電動汽車所生產的設備攜帶的電池組容量一般為90KWh，配置在96組串聯電池和77組并聯電池之間。而根據原著小說《火星救援》中描寫，沃特尼使用的電池容量只有9KWh，并且他總共就只有兩塊這樣的電池。
使用德州儀器生產的電池管理設備，你可以精準測量大容量電池組中每個電池單元的電壓、電流以及溫度等數據。此類設備包括bq76PL455A-Q1（16通道電池監視器）和bq76PL536A-Q1（3S-6S通道電池監視器）。這兩種設備均可測量較小的電池組，并具備一定的程度的可疊加性，因而可以按比例進行靈活調節。通過使用此類測量精準且可靈活調節的電池監視器，你可以高效地使用電池，從而使電池的單次使用時間盡量延長，并且對電池組的全容量狀態始終了如指掌。
如果沃特尼的火星探險車上配置了與我們電動汽車一樣的電池系統，盡管電池的重量增加了，但每次充完電火星探險車可以跑上數百公里，這個距離可是原先的四到五倍。同時，沃特尼也可以大大減少旅途中停下來給電池充電的次數。
主動電量平衡則是另一個可以幫助火星電動車更好進行電池管理的科技。溫度對于電池性能的影響是最大的，因為溫度的變化會造成電池電阻的改變。如果所有的電池都接入了同樣的電荷，但每個電池各自的溫度又不盡相同，那么電池材質就會產生額外的膨脹或收縮，這兩者都會導致電池的老化程度出現極大的差異，最終的結果就是充電失衡。由于電池的老化程度不同，很快便會導致電量失衡（請看圖一）。如果這一情況沒有得到改善，那么整個電池組的總電量則會被限定在最低的電池電壓，進而導致一次充電汽車可行駛里程減少。
充電失衡
電量失衡
圖一：充電失衡vs.電量失衡
電量平衡有兩種基本類型：被動平衡和主動平衡。下面是兩種電量平衡類型的基本特點和各自優勢：
被動平衡
? 安裝簡單（包括軟硬件）
? 花費少
? 可以減少充電失衡
? 平衡電流小（<1安）
主動平衡（圖二）：
? 高能效
? 降低充電和電量失衡的影響
? 充放電均有效
? 平衡電流大（>1安）
? 更快地平衡大容量電池
? 增加有效容量
? 電池組充電更快
? 更強的大流量可循壞充放電性能
? 更久的電池壽命
? 混合/匹配新/舊模塊
? 在模塊內可使用失衡電池，提高電池使用率
圖二：德州儀器設計(TIDU239) EM1401EVM簡化架構
在電池管理解決方案的選擇方面，主動電池平衡可以使電池達到最大有效容量。所有電池的壓差均始終控制在毫伏范圍內，這樣沃特尼便可發揮電池組的最大利用率。而兩塊由德州儀器生產的EM1401EVM設備進行電量管理的漫游車電池，由于采用了德州儀器的EMB1428Q和EMB1499Q主動電池平衡設備，將提供高性能5A主動電池平衡表現，使電池達到最大有效容量，確保在任何星球都出行無憂。
更多資源：
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