日趨嚴格的車輛碳排放法規，加上更注重環保的消費者，促使業界轉移至電動車輛的步調持續加快，預估到了2025年時，電動車在所有車輛的銷售比例將達到10%，遠高於現今的1%。然而，眼前一大難題就是電池的成本居高不下，約占電動車整體成本將近一半。
決定電池成本的因素有很多，其中一個就是製造商能在製造的最後階段大幅降低成本。明確的說，是在電池化成(Formation)與測試階段，這個階段在電動車電池成本占了20%的比重。
電池化成與測試是極費時的程序，涉及多次充電與放電，藉以活化電池的化學物質，整個流程須費時整整兩天。必須經過這些程序才能確保電池能放到車上運作，並確保其可靠度與品質。由於整個流程費時甚久，因此成為電池製造商面臨的一大瓶頸，使其難以提高作業流量以及降低電池生產的整體成本。電動車電池製造商以及化成與測試系統供應商之間的合作，讓他們能更加注意這些層面，除了降低關鍵製造階段耗費的時間與成本，同時還能維持先進電池化學所要求的精準度。
.jpg)
加速測試流程降低電池成本
為降低電池的成本，製造商必須採取全面的作為，從運用供應商系統層面的專業技術，一方面降低電池測試電路的占用空間，另一方面增加通道的數量。進行這兩任務的同時，還必須維持準度、精度、可靠度以及電池化成與測試量測的速度，藉以確保符合安全性、效能、以及可靠度方面的要求。
然而真正的實行並不簡單。從前端開始，用來驅動電池充電電路的電源供應器必須嚴密地控制。接著深入到電池化成與測試方面，必須嚴密監視電池充放電(Battery Cycling)時電流與電壓的分布(Profiles)，以防止過充以及充電不足。這除了確保測試時的安全，還能延長電池的使用壽命，讓終端使用者大幅降低整體持有成本。
就關鍵的電池量測方面來說，必須運用高階儀表放大器(In-amps)和相關的分路電阻，才能在嚴苛的工廠條件下量測精準度優於正負0.05%水準的電池充電/放電電路。這樣的精準度也適用各種不同的放大器，這些放大器是用來監視在整個操作溫度範圍內運作的系統電壓。
雖然有許多方法能將這些元件整合成一個完整的解決方案，但想要在最小的系統中發揮最大的效能則是極大的挑戰。因此，ADI 因此著手將包括類比前端、電源控制以及監視電路等元件整合成一顆IC。內含電池正負極反接保護、過壓保護切換開關以及智慧控制功能，除了防止電池過充之外，系統占用空間也能縮減50%。協助電池製造商能將更多功能整合到測試系統，以更有效率地運用工廠之樓板空間。此外，它們也讓製造商能設計出具備更多功能的系統以及更健全的測試程序。
高效率電源轉換是系統效能進一步提升的另一個機會。藉由運用先進切換架構，測試系統可以接上電網，以進行雙向的能源交換，藉以將功耗降至最低。高效率的電源轉換也能減少對熱管理設備的需求，這些設備會增加系統的整體成本以及耗電。整體成果就是減少浪費的能源以及製造成本。要促成這些功能，必須瞭解各項系統功能，像是隔離閘極驅動器，以因應更快切換碳化矽與氮化鎵這類新型電源切換技術的需求。
擁有系統層級專業技術以及旗下產品多元的供應商之間進行緊密的合作，所獲得的益處不僅止於取得更精密的元件和零組件，電池製造商也能取得系統架構方面的參考設計方案，產品的調校工作因此變得更為容易，比起以往電池製造商必須從頭開始發展系統測試程序的狀況，其能進而使產品上市時程要快上三到四倍。
全球對電動車輛的需求預估從現在開始到2021年將有21%的年複合成長率，因此電池製造商與車商之間亟需密切合作。供應商必須提供可靠且通過驗證的解決方案，讓製造商的系統效率能有效提升。供應商應協助製造商盡速將這些功能市場化，促使電池與電動車輛的生產更蓬勃。
(本文作者任職於Analog Devices)
