铁电存储器在混合动力/电动汽车上的应用

铁电存储器由于高耐久性、快速写入、低功耗、瞬间储存以及设计简单等优点，在汽车事件数据记录仪(EDR)，ECU设计中来完成数据采集和诊断信息等地方广泛应用，然而在混合动力及电动汽车刚刚兴起之时，Ramtron也将铁电用于电池管理系统中，而对于混合动力技术来讲，电池管理记录已成为必要，因此，存储器在混合动力/电动汽车上发挥了极其重要的作用。

以下则是EEWORLD专访Ramtron公司全球市场推广总监徐梦岚，通过存储器方面的解决办法，解读半导体公司在混合动力、电动汽车上起到的积极作用。

EEWORLD：我们应当如何理解存储器在混合动力技术上的应用？存储器技术变革对于混合动力(电动)技术的推广有哪些意义？毕竟在汽车电子中，存储器不是决定性因素但同时又是必要的条件。

徐梦岚：F-RAM 用于电动车辆的电池管理系统(BMS)中存储电池模型查找表(LUT)，供电池充电状态(SOC)的预测和计算，以及健康状态(SOH)日志和诊断所需。EHV的电池寿命要求最少为8年。

在写入速度、耐久性、低功耗和可靠性方面，没有其它非易失性存储器比F-RAM能够更好地满足BMS的存储要求。

SOC主要通过电流对时间的积分来计算，并根据影响电池性能的多种因素进行修正，然后从已知的全充电电池容量中减去这一结果即为剩余电量。

对电压或电流的测量只能够提供电池SOC的粗略估算，要想获得更精确的结果，必须考虑到其他因素。这时通常是建立一个反映电池特性的软件模型，并开发相应的算法，把修正因素引入到测量结果中，最终得到更精确的SOC。于是，电池模型的特性通过软件算法来体现，并响应不同外部和内部条件。这种方法需要传感器来提供测量数据，需要F-RAM来存储模型数据，需要微处理器来计算相关结果。

电池是非线性的。电压特性是电池的放电速度、温度和老化程度的函数。各个电池单元模型可根据一组“查找表”来构建，这些查找表给出了性能响应曲线的逐步近似（stepwise approximations），该响应曲线代表电池放电性能是温度、放电速度或其他参数的函数。这种必需的查找表是根据可控条件下的实验室测量结果开发出来的，并因每个电池的化学性质和结构的差异而不同。

为了获得电池充电/放电特性的精确描述，必须开发出包含了显著影响电池容量(Ah)和阻抗的所有已知因素的类似查找表，这些因素包括电池温度、环境温度、充电和放电速度、散热速度、电池自放电速度或者库仑效率（coulombic efficiency）、以及电池容量随电池寿命的衰减等等。

之后，根据这一组相关查找表可以建立一个描述响应所有相关参数的电池行为的数学模型或算法，然后将之整合到微处理器模块的存储器中，并利用该算法来预测电池的性能。

电池中的传感器可以为模型提供表征温度、电池单元电压和电流的模拟输入，精确的模数转换器再将这些输入转换为数字形式。如果需要的话，还可以为模型提供有关环境温度和各种警报状态的其它信息。在控制模型的微处理器请求之下，这些输入可不断地被监控和更新。

在任一时刻，模型都可以利用这些输入信息来估算电池的状态。

BMS也可提供用于估算电池SOH的输入，不过由于SOH只随电池寿命逐渐变化，故不需要太频繁的采样。采样间隔取决于所使用的SOH确定方法，可能低至每天一次。例如，阻抗测量可能只在汽车不使用时才进行。当汽车运转时，只进行循环次数计数。

SOH可帮助确定是否存在滥用情况。充放电循环次数、最大与最小电压及温度，以及最大充电和放电电流都可被记录下来，供随后的估算所用。在评估保修申请时，这是一项十分重要的工具。

EEWORLD：混合动力或电动汽车所需要的存储器与传统汽车电子相比有什么不同？为什么会有这些不同？Ramtron又是如何满足这些特殊需求的。

徐梦岚：Ramtron正在针对防盗和防伪电池的认证和鉴定积极开发存储器中的安全功能。我们还计划在我们的产品中集成更多的智能，以扩展我们在这类应用中的市场份额。

EEWORLD：能否介绍下目前Ramtron应用在混合动力或电动汽车上的有哪些技术或产品？

徐梦岚：Ramtron 提供有一系列通过了AEC-Q100 Grade 1认证的产品，故我们的F-RAM产品能够用于引擎盖下的许多关键系统应用，如混合动力/电动汽车中的电池管理系统系统等等。

Ramtron还支持生产件批准程序(Production Part Approval Process，PPAP)。PPAP 是汽车行业使用的一种控制程序，以确保用于汽车供应链中的所有部件均拥有详细透彻的文档资料。

EEWORLD：相信您在中国市场上也看到，混合动力的发展势头十分强劲，那么您认为目前中国汽车电子特别是混合动力系统上存在的优势及劣势都包含哪些？能否从存储器公司角度为中国汽车电子厂家提供些建议？

徐梦岚：目前，混合动力汽车在中国还不是特别普及，原因有几个：常规汽车的价格已经很昂贵了，若增添了电动马达、电池及其它众多必需配件的话，价格自然会更高。而且，汽油价格虽然已经很高，但是尚末足以推动市场转向燃油效率更高的混合动力汽车。不过，在中国，随着燃油税的即将出台，加上大众对空气质量的极大关注，这种状况会很快改变。此外，中国也在考虑实施混合动力汽车的补贴和减税政策。

中国是引领电池技术发展的国家之一。象力神(Lishen) 和 BYD等公司都能够利用其技术涉足电动汽车领域，中国政府也已把电动车辆作为一项战略性选择。此外，中国的锂离子电池产量为全球之最，这种高能量密度技术正是新型电动汽车的关键所在。