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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(duì)馬克·沃特尼在火星這顆荒漠星球表面穿行的冒險(xiǎn)故事產(chǎn)生了強(qiáng)烈共鳴（也許其他工程師在觀看影片時(shí)也會(huì)產(chǎn)生同感）。在電影中，主角馬克·沃特尼碰到的困難一個(gè)接著一個(gè)，這使我在觀影的同時(shí)不禁在想：自己是否能給主角的冒險(xiǎn)提供一些幫助？自己在面對(duì)這些困難時(shí)會(huì)采取哪些不同的做法？在沃特尼火星上遇到的諸多主要問(wèn)題中，其中有一個(gè)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(wù)中散落的機(jī)器設(shè)備，利用這些設(shè)備搭建與美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）更好地聯(lián)絡(luò)通訊，并尋找完成這場(chǎng)極其危險(xiǎn)之旅可能用到的設(shè)備：沃特尼必須駕車(chē)3200公里前往阿瑞斯4號(hào)計(jì)劃（Ares 4）的升空器所在地。沃特尼使用2塊漫游車(chē)電池和14塊太陽(yáng)能電池板搭建了一輛火星探險(xiǎn)漫游車(chē)。

看著馬克自己設(shè)計(jì)的電池組，我就開(kāi)始想德州儀器是不是也能幫上點(diǎn)忙。作為一家電池管理解決方案（BMS）機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)工程師，我知道我們?yōu)殡妱?dòng)汽車(chē)所生產(chǎn)的設(shè)備攜帶的電池組容量一般為90KWh，配置在96組串聯(lián)電池和77組并聯(lián)電池之間。而根據(jù)原著小說(shuō)《火星救援》中描寫(xiě)，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(chǎn)的電池管理設(shè)備，你可以精準(zhǔn)測(cè)量大容量電池組中每個(gè)電池單元的電壓、電流以及溫度等數(shù)據(jù)。此類設(shè)備包括bq76PL455A-Q1（16通道電池監(jiān)視器）和bq76PL536A-Q1（3S-6S通道電池監(jiān)視器）。這兩種設(shè)備均可測(cè)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(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。通過(guò)使用此類測(cè)量精準(zhǔn)且可靈活調(diào)節(jié)的電池監(jiān)視器，你可以高效地使用電池，從而使電池的單次使用時(shí)間盡量延長(zhǎng)，并且對(duì)電池組的全容量狀態(tài)始終了如指掌。

如果沃特尼的火星探險(xiǎn)車(chē)上配置了與我們電動(dòng)汽車(chē)一樣的電池系統(tǒng)，盡管電池的重量增加了，但每次充完電火星探險(xiǎn)車(chē)可以跑上數(shù)百公里，這個(gè)距離可是原先的四到五倍。同時(shí)，沃特尼也可以大大減少旅途中停下來(lái)給電池充電的次數(shù)。

主動(dòng)電量平衡則是另一個(gè)可以幫助火星電動(dòng)車(chē)更好進(jìn)行電池管理的科技。溫度對(duì)于電池性能的影響是最大的，因?yàn)闇囟鹊淖兓瘯?huì)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(gè)電池各自的溫度又不盡相同，那么電池材質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生額外的膨脹或收縮，這兩者都會(huì)導(dǎo)致電池的老化程度出現(xiàn)極大的差異，最終的結(jié)果就是充電失衡。由于電池的老化程度不同，很快便會(huì)導(dǎo)致電量失衡（請(qǐng)看圖一）。如果這一情況沒(méi)有得到改善，那么整個(gè)電池組的總電量則會(huì)被限定在最低的電池電壓，進(jìn)而導(dǎo)致一次充電汽車(chē)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(dòng)平衡和主動(dòng)平衡。下面是兩種電量平衡類型的基本特點(diǎn)和各自優(yōu)勢(shì)：

被動(dòng)平衡

?   安裝簡(jiǎn)單（包括軟硬件）

?   花費(fèi)少

?   可以減少充電失衡

?   平衡電流小（<1安）

主動(dòng)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(qiáng)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(nèi)可使用失衡電池，提高電池使用率

圖二：德州儀器設(shè)計(jì)(TIDU239) EM1401EVM簡(jiǎn)化架構(gòu)

在電池管理解決方案的選擇方面，主動(dòng)電池平衡可以使電池達(dá)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(nèi)，這樣沃特尼便可發(fā)揮電池組的最大利用率。而兩塊由德州儀器生產(chǎn)的EM1401EVM設(shè)備進(jìn)行電量管理的漫游車(chē)電池，由于采用了德州儀器的EMB1428Q和EMB1499Q主動(dòng)電池平衡設(shè)備，將提供高性能5A主動(dòng)電池平衡表現(xiàn)，使電池達(dá)到最大有效容量，確保在任何星球都出行無(wú)憂。

更多資源：

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