FeRAM在BMS中的應(yīng)用

在管理電動汽車（EV）電池的電池管理系統(tǒng)（BMS）中，也應(yīng)用了FeRAM。具有高重寫耐久性的FeRAM可延長電池使用壽命，并記錄和保存評估電池再利用所需的數(shù)據(jù)。

BMS是什么

電動汽車（EV）使用的電池由多個電池單元組成，每個單元的性能和壽命各不相同。某些單元較早劣化會影響整個電池的性能，導致電池被迫提前更換。使用電池管理系統(tǒng)（BMS），從電池各單元的監(jiān)控模塊中收集溫度、電壓、電流等數(shù)據(jù)，并指示各單元保持充電平衡。由此，較弱的電池單元會得到頻繁充電，較強的電池單元則會頻繁放電，從而保持整體性能并延長電池壽命。這些高頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)會存儲在存儲器中，采用能夠在125℃的溫度下運行并具有10萬億次寫入耐久性的FeRAM可使電池性能最大化。如下圖所示，電動汽車的電池不僅為電動機提供動力，也為空調(diào)和加熱器供能。將數(shù)據(jù)寫入ECU和BMS單元中的FeRAM，可監(jiān)控電池的使用狀況。

應(yīng)用FeRAM的優(yōu)勢

FeRAM被全球市場份額領(lǐng)先的電動汽車電池制造商廣泛采用。在電動汽車的BMS中采用FeRAM可帶來以下優(yōu)勢。

提升電池性能

汽車制造商對電池壽命的標注提出了更高的要求，提升電池性能成為了一個重要的課題。FeRAM具有高速寫入特性，在用電量發(fā)生變化時可高頻率地記錄電池的使用狀態(tài)，從而在事件發(fā)生時可準確保存電池信息。

BMS的功能有以下5點——

防止電池單元過充電、過放電的功能

防止電池單元過電流的功能

管理電池單元溫度的功能

計算電池剩余電量（SOC）的功能

執(zhí)行電池單元電壓均衡（電池單元平衡）的功能

*以上信息援引自工業(yè)用鋰離子電池的開發(fā)和制造商，以及Panasonic的官方網(wǎng)站

單電池（Unit cell）是指電池中最小構(gòu)成單元。隨著電池的使用，每個單電池的劣化速度會有所不同，因此需要進行均衡化調(diào)整以延長整個電池的壽命。例如，電池溫度過高可能會加速劣化甚至引發(fā)火災(zāi)風險。通過高速/高頻率的寫入，可細致監(jiān)控溫度并通過對電池單元充電量等的調(diào)整來保持電池溫度維持在健康狀態(tài)。

為了評估電池的再利用，進行常時記錄

如今，電動汽車的電池不僅僅是為了延長壽命，還通過再利用來減少對環(huán)境的影響，因此開發(fā)和法規(guī)正在不斷推進。特別是在歐洲，正在利用電池管理系統(tǒng)（BMS）記錄的數(shù)據(jù)來評估已使用電池的再利用性，這一趨勢對歐洲及其他地區(qū)的汽車制造商產(chǎn)生了非常大的影響。通過采用實現(xiàn)10萬億次寫入耐久性的FeRAM，可以實現(xiàn)對電池使用過程中的持續(xù)記錄。

電池再利用的全球趨勢

歐州：歐盟預(yù)計將從2025年起實施一項名為【電池護照】的新規(guī)，該規(guī)制將強制要求對電池進行日志記錄。此舉不僅旨在評估電池的修理需求和再利用性，還包括對駕駛者的環(huán)保意識以及基于行駛數(shù)據(jù)的社會信任度等標準進行評估?！倦姵刈o照】作為【數(shù)字產(chǎn)品護照】計劃的環(huán)節(jié)之一，未來將像護照一樣處理個人電子產(chǎn)品的特定信息，以推進供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)聯(lián)動和環(huán)保再利用。

中國：根據(jù)中國國家標準化管理委員會（SAC）的規(guī)定，必須每150毫秒進行一次數(shù)據(jù)記錄，因此中國國內(nèi)的多家公司正在采用FeRAM。作為國家政策，電動汽車（EV）的普及正在推進，預(yù)計電池管理系統(tǒng)（BMS）也將相應(yīng)地逐漸普及起來。此外，多家汽車制造商也參與了與歐洲的數(shù)據(jù)聯(lián)動。

美國：盡管其他地區(qū)尚未出臺類似歐洲以及中國的標準化規(guī)范，大型電動汽車（EV）制造商已著手通過電池管理系統(tǒng)（BMS）推動了電池的再利用，電池回收企業(yè)業(yè)務(wù)也在持續(xù)擴大。美國多家回收公司與歐洲以及日本的汽車制造商建立了合作關(guān)系，積極進入不斷擴大的二手電池市場。

日本：2024年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的移動出行DX戰(zhàn)略中，特別關(guān)注了歐洲的電池法規(guī)，強調(diào)了日本也需建立可追溯性管理系統(tǒng)，并與歐洲的數(shù)據(jù)平臺進行對接。

總結(jié)

在電池管理系統(tǒng)（BMS）中，F(xiàn)eRAM憑借其高速寫入、高重寫耐性進行準確的數(shù)據(jù)采集和頻繁數(shù)據(jù)記錄并提高電池的使用壽命，同時獲取使用中的數(shù)據(jù)以便再利用。此外，隨著全球電動汽車（EV）的普及，二手電池市場規(guī)模持續(xù)擴張，越來越多的地區(qū)開始重視BMS的開發(fā)和相關(guān)法規(guī)。FeRAM成為了能夠應(yīng)對這些最新趨勢的解決方案。

推薦的FeRAM類型（符合AEC-Q100標準）

加賀富儀艾電子旗下代理品牌RAMXEED有限公司（原富士通半導體存儲器解決方案有限公司）提供的FeRAM產(chǎn)品，由于其非易失性特性，即使在突然斷電的情況下，F(xiàn)eRAM也能確保關(guān)鍵電池狀態(tài)數(shù)據(jù)的安全保存?？傊?，F(xiàn)eRAM的低功耗特性有助于提高BMS的能效，延長便攜式設(shè)備的使用時間。

RAMXEED推薦的產(chǎn)品如下：

MB85RS4MTY: 4Mbit SPI I/F 1.8~3.6V 50MHz -40~125℃ DFN8

MB85RS2MTY: 2Mbit SPI I/F 1.8~3.6V 50MHz -40~125℃ SOP8/DFN8

MB85RS256TY: 256Kbit SPI I/F 1.8~3.6V 40MHz -40~125℃ SOP8

MB85RS128TY: 128Kbit SPI I/F 1.8~3.6V 40MHz -40~125℃ SOP8

MB85RS64VY: 64Kbit SPI I/F 2.7~5.5V 33MHz -40~125℃ SOP8

關(guān)于 RAMXEEDRAMXEED是日本Fujitsu Semiconductor Memory Solution Limited改名的公司。富士通曾是日本知名的半導體供應(yīng)商。有長久制造歷史， 高質(zhì)量半導體在各種產(chǎn)業(yè)使用。 RAMXEED商標已于2023年2月24日在歐盟 知識產(chǎn)權(quán)局（EUIPO）注冊，涵蓋多種半導體產(chǎn)品，包括集成電路、存儲器件、芯片、元件和基板 。

關(guān)于加賀富儀艾電子（上海）有限公司加賀富儀艾電子（上海）有限公司原為富士通電子，其業(yè)務(wù)自2020年12月并入加賀集團，旨在為客戶提供更好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)。在深圳、大連等地均設(shè)有分公司，負責統(tǒng)籌加賀富儀艾電子在中國的銷售業(yè)務(wù)。 加賀富儀艾電子（上海）有限公司的主要銷售產(chǎn)品包括Custom SoCs (ASICs), 代工服務(wù)，專用標準產(chǎn)品（ASSPs），鐵電隨機存儲器，繼電器，GaN（氮化鎵），MCU和電源功率器件，它們是以獨立產(chǎn)品及配套解決方案的形式提供給客戶，并廣泛應(yīng)用于高性能光通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、手持移動終端、影像設(shè)備、汽車、工業(yè)控制、家電、穿戴式設(shè)備、醫(yī)療電子、電力電表、安防等領(lǐng)域。