電池
東芝新低觸發電流光繼電器 滿足電池設備低功耗需求
東芝電子元件及儲存裝置株式會社推出兩款採用小型4引腳SO6封裝的新型光繼電器TLP170AM和TLP170GM,適用於安全系統、建築自動化和其他工業設備。
新產品的最高觸發LED電流為1mA,通過提升光電二極體陣列的靈敏度,降低了輸入端功耗。在電池供電的安全裝置和各種感測器中使用這種光繼電器進行開關控制,有助於降低功耗,同時延長設備的使用壽命。4引腳SO6封裝可提供3750Vrms的最低隔離電壓,方便在要求高絕緣性能的設備中使用這些器件。
TLP170AM的斷態輸出端額定電壓為60V,恒定導通電流(ION)為0.7A,脈衝狀態工作時最高可達2.1A。TLP170GM為350V版本,ION恒定電流為110mA,脈衝狀態工作時為330mA。
新品可應用在安全系統(如無源感測器)、工業設備(如可程式設計邏輯控制器、I/O介面、各種感測器控制)、建築自動化系統和代替機械式繼電器。
特斯拉銷售超乎預期 傳樂金化學將補足電池產能
據路透社報導,在美國電動車製造商特斯拉(Tesla)的訂單增加後,樂金化學(LG Chem)計畫今年在韓國為特斯拉生產電池。報導指出,樂金化學(LG Chem)部分的南韓產線正在轉換為特斯拉電池的生產線,同時該公司位在中國南京的工廠,已開始為特斯拉生產電池。
圖 未來LG可能為特斯拉生產電池。來源:Tesla
路透社報導,LG Chem韓國廠計畫今年生產特斯拉電池。對此官方並未表態,但報導中提及因美國受到新冠肺炎(COVID-19)疫情衝擊,導致產能不足,加上美國電動車製造商的訂單增多,特斯拉需要額外擴增電池產能。
特斯拉上週發布4~6月間的全球汽車銷售數字,結果超乎預期,並因為疫情美國產能減少而受影響。面對疫情對美國供應鏈的衝擊,分析師一度預估此情況可能重振中國的銷售。整體而言,報導中說明特斯拉的銷售量持續上升,增加對電動車電池的需求,因此LG Chem開始在韓國與中國等地生產特斯拉電池,補足特斯拉的電池產能。
盛群推出BP45F010x系列便攜裝置電池應用MCU
盛群(Holtek)針對便攜裝置應用領域,新推出一次性與單節鋰電池供電應用特色微控制器BP45F0102、BP45F0104、BP45F0106系列,為用戶帶來超值體驗。此系列最低電壓可工作於1.8V,具備ADC參考電位與內建H-Bridge驅動電路,可直接驅動直流有刷馬達進行正反轉控制,非常適合兩節乾電池或鎳氫電池供電相關應用,其中BP45F0104內建Linear Charger,特別適合單節鋰電池供電相關應用。
BP45F0102與BP45F0104具有2Kx14 Flash程式記憶體;BP45F0106具有4Kx15 Flash程式記憶體,在I/O方面分別具有13、14、16個多功能引腳。此系列皆內建32 word Emulated EEPROM。內建的H-Bridged峰值電流可達2.1A,且可由MCU進行電流檢測,具備OCP、OSP、OTP等全方位保護功能。BP45F0104內置Linear changer可提供最大400mA恆流充電控制。全系列工作電壓1.8V~5.5V、快速10-bit ADC、I/O可複用使功能極大化。BP45F0102與BP45F0104具有1組8-bit Timer可實現計時、計數與脈寬量測3種功能,1組8-bit PWM輸出。BP45F0106具有2組10-bit功能強大的Timer Modules。內建8MHz與32kHz工作頻率。
在封裝方面,BP45F0102提供20-pin SSOP封裝;BP45F0104、BP45F0106提供24-pin SSOP封裝;封裝尺寸極小,非常適合應用於手持與便攜的產品。
Imec高能量密度固態鋰金屬電池 提升電動車續航力
電動車技術日益進步,對電池續航力與效能的要求也跟著提升。Imec日前推出新款高能量密度固態鋰金屬電池,大幅提升固態電池能量密度至400Wh /L,協助促進電動車發展。
Imec是奈米電子、數位和能源技術領域的研究和創新中心,同時也是EnergyVille的合作夥伴,Imec日前在歐洲電動汽車電池高峰會(European Electric Vehicle Batteries Summit)發表了固態鋰金屬電池(Solid-state Li-metal Battery),此新款電池在0.5C(2小時)的充電速度下具有400Wh/L的能量密度。
Imec還宣布已經開始與哈瑟爾特大學(University of Hasselt)合作,並在位於比利時的EnergyVille固態電池校園實驗室中優化材料並提升其技術。Imec的固態電池發展藍圖是希望能超越液態鋰離子電池性能,並在2024年達到在2~3C的充電速度下有1000Wh/L能量密度的目標。
由於現在的可充電鋰離子電池技術仍有改進的空間,還不足以顯著改善電動汽車的續航力和自主性。因此,Imec正在努力用固體材料代替液態電解質,藉此提高電池的能量密度,使其超越液態電池的能量密度。
Imec研發中心研發的固體奈米複合(Nanocomposite)電解質具有高達10mS/cm的極高導電率。使用新材料的優點就是它可以以液體的型態通過濕化學塗層,只在電極中已經就位時才轉化為固體。
Imec透過將固體奈米複合電解質與標準磷酸鐵鋰(Ithium Iron Phosphate)的陰極和鋰金屬的陽極結合,現已製造出改良電池,其能量密度為400Wh/L,充電速度為0.5C。
Imec以及EnergyVille的科學總監Philippe Vereecken表示,新電池的成功證明了新的電解液可以用於製造高效能電池。而Imec目前並在位於比利時的EnergyVille校區的固態電池實驗室中有一個300平方公尺的試驗性生產作業線(Pilot Line),幫助Imec提升電池效能,試驗性生產作業線採用類似液態電池的製造技術,因此不用昂貴的投資成本就可以從液態電池的開發轉換成固態電池。
物聯網裝置高成長2030年達500億
根據產業研究機構Strategy Analytics的最新研究,截至2018年底,全球聯網設備數量達到220億。企業物聯網仍然是領先的市場,占據一半以上的市場比重,行動/PC占據四分之一以上。然而,該報告預測,在智慧家庭採用率進一步快速成長的推動下,家庭將成為未來幾年成長最快的領域,特別是在尚未開發的地區。該報告得出的結論是,物聯網收入機會仍然不確定,特別是對於服務供應商而言,希望從物聯網中受益的公司最重視他們應該優先考慮哪些項目、活動和營收模式。
Strategy Analytics預測到2025年將有386億台設備聯網,到2030年將進一步成長至500億台。某些部門(如聯接的運算設備)將出現低成長或下降,而其他部門(如媒體設備)將繼續穩步成長。可穿戴設備和聯網汽車將維持高度成長動能,但相對於其他細分市場,也會維持一定的成長性。
服務供應商可能會關注物聯網的大規模,並假設收入會自動流向他們的方向。Strategy Analytics認為,哪些應用和服務將推動營收成長,以及增加多少。此外,還需要進行更多的研究,以了解此生態系統將如何發展以滿足未來消費者的需求。到2025年,隨著全球連網裝置的安裝量接近400億,半導體顯示器製造商、相機、記憶體、電池和其他支援技術供應商將面臨巨大的商機。人工智慧將在行動、家庭、汽車和運算平台上普及。優化跨多個設備、作業系統和使用者界面的用戶體驗將是一個關鍵的戰場。
降低製造時間與成本 電動車先進電池化成與測試系統助力
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。
電動車的電池占近50%成本,降低電池成本就是降低車輛整體成本
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)