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Deyisupport 管理员Y

作者：Stefano Zanella

我对电动汽车的喜爱是显而易见的。我开全电动汽车已经有四年多的时间了，行驶里程有60000英里，大约100000公里。我选择电动汽车的原因有很多，不过归根结底是因为电动汽车真的很棒。它安静得出奇；它的加速性能无人能敌；也不需要更换机油；而且想去哪儿就去哪儿，根本不用考虑速度或时间对于行驶里程的影响。

从4节串联（微型混动汽车），到12-16节串联电池（轻度混合汽车），直到96节串联电池（电动和混动汽车），根据汽车技术规格的不同，会有一节或很多节并联电池。然而，从IC的角度出发，串联电池节的数量才是关键点，并联电池节数量可根据需要随意确定。电池管理系统 (BMS) 是驾驶员、汽车和电池之间的重要纽带。BMS包含监视和保护电池的电子元器件。我经常对这些电池管理电子元器件的性能感到好奇，特别是诸如bq76PL455A-Q1的电源管理IC的性能到底怎么样；实际上，正是这款器件使我的汽车能够正常行驶，并且提升了车辆的性能。作为驾驶员，我急需知道电池的续航里程，以及汽车充电完成的时间。我还想知道，我的电池状态是不是良好。如果我还能够知道我的汽车加速非常快的话，我也会很高兴。我们来看看IC所具有的不同技术规格如何帮助实现我所需要的功能。

续航里程和加速

续航里程是另外一个了解电池剩余电荷的方法，这一参数被称为电荷状态 (SoC)。有手机的人都知道，电池的容量会随着时间的推移而逐渐下降。一个电池在一个指定时间点上能够保存的最大电荷量被称为健康状态 (SoH)。计算SoH和SoC的方法有很多（请查看TI Impedance Track™ 技术），不过这些方法都会计算电池电压、电池温度和电池组电流。

某些锂离子化学电池，比如说磷酸锂铁电池，SoC相对于电池电压的曲线非常平缓。电池电压中的一个小误差就有可能导致SoC估算中的巨大误差。

一个LiFEPO4电池的SoC曲线

监视需要测量电压、电流和温度。诸如bq76PL455A-Q1的监视IC，对于大约4.5V的电池电压，它在0°C至65°C温度范围内的准确度为2mV，在-40°C至105°C温度范围内的准确度值为4mV，通常情况下，电池电压精度在很大程度上取决于输入电压。请注意，我在这里讨论的是真正的准确度：这个准确度包括所有由回流焊和前几个热循环所导致的偏移。有时候，数据表技术规格会与你在电路板上看到的值大不相同。加速也与SoC密切相关，由于电池电压下降，所以电池能够产生的最大功率也下降了。任一SoC上的过多电流，特别是在处于低SoC时，电池会老化的很快。

 

安全性

到目前为止，电池在汽车中的应用已经有150年的历史了，所以汽车厂商也在这方面为你提供帮助。他们是如何做到的呢？汽车停止充电和放电的时间恰到好处。通常情况下，一个BMS具有一个单独的保护器——这是一组比较器，它们检查每节电池的电压，并且确保电池电压在正确的范围内。如果监视器或保护器检测到一节电池处于过压阀值上或者处于欠压状态下，那么充电或放电将终止。如果监视器或保护器少报电压，另外一个将停止充电放电。

事实上，虽然故障很少发生，但是大多数汽车厂商都将他们的大部分时间花费在汽车安全性的开发方面。这也是为什么一个IC具有如此之多的自我诊断特性，并且一个监视器能够诊断绝大部分系统的原因。例如，bq76PL455A-Q1能够检查线路断开，同时具有内置自检以验证已定义的内部功能，并且能够以多种方法在安全性方面为用户提供帮助。

成本

与我对电动汽车的钟爱程度一样，我也很希望电动汽车能够再便宜一些。很明显，在汽车成本中，电池占了很大份额。减少成本的最简单方法就是少花钱多办事。在电池应用领域中，这就意味着更小的保护带，而反过来，也就表示需要更多精确的监视器和保护器。通常情况下，保护器不如监视器精确，所以，实际上是保护器的准确性拉高了的保护带数量。

主动和被动电池节均衡是另外一个重要特性。如果没有电池均衡，那么大容量电池会很快失效。当第一节电池无电时，放电驱动停止。当第一节电池充满时，充电停止。在没有均衡的情况下，第一节完全放电的电池与第一个充满电的电池互不相干；电池均衡减少了这两节电池之间的电荷差异。被动均衡在这方面的表现很不错，事实上，你可以拿一个不可用的电池组，并且对其进行一次均衡，以消除漂移效应。然而，随着时间的推移，电池节的容量，它们能够保持的电荷数量也会发生改变，并且容量扩散会随着时间的推移变得越来越大。

还有另外几个对于驾驶员来说不太明显的方法，能够使汽车厂商降低成本。第一代系统通常使用控制器局域网 (CAN) IC和隔离器，用于与主机控制器通信。这是一种比较昂贵的通信方式。更新一代的IC拥有经改进的通信方式。在无需隔离器的情况下，通过隔离式差分通用异步接收器/发射器 (UART)来完成通信，数个bq76PL455A-Q1能够以菊花链配置进行通信。价格低廉的电容器能够帮助你实现隔离。

集成的监视器和保护器，以及每个IC能够监视越来越多的电池节数量也有助于进一步降低成本。bq76PL455A-Q1能够监视多达16节电池，并且具有一个集成式保护器，从而极大地降低了系统成本，特别是对于48V轻度混合动力系统来说更是如此，因为单个IC能够替代多达4个IC，2个12节监视器和2个12节保护器。

当我驾车时，我对汽车电池组内所具有的业内最佳技术水平而感到高兴。我也很愿意驾驶一辆具有更好、更加精确电池管理IC的汽车驶向未来。

 

原文链接：

https://e2e.ti.com/blogs_/b/behind_the_wheel/archive/2015/12/10/from-millivolt-to-miles-how-the-performance-of-battery-management-ics-affects-the-performance-of-the-car-i-drive

Anonymous

  •  新能源汽车站上“风口”，迎来了爆发式增长，产销量屡创历史新高。然而，在整个行业高速扩张的路上，有着新能源汽车“心脏”之称的动力锂电池却面临产能不足。尤其是在下游原材料价格遭遇暴涨，锂电池或称为新能源汽车发展的一大掣肘。

     电池管理对电动汽车的影响不言而喻，不仅涉及到汽车的行驶里程，还涉及到充电时间、充电效率、电池乃至汽车的寿命，最重要的是安全可靠性。

     TI有很多款电池管理IC，能为电动汽车保驾护航。

  • 电动汽车就是要最大程度的保证续航和安全，续航是对应用的提现，而安全才是能最大化生产的关键点，BMS技术的发展正视对这种需求的体验，现在的电池，在受到三星note7的影响下，都觉得这么大的容量的电池，就是一个大炸弹，如何提高电池本身技术的安全性，也是当务之急，期待新的电池技术能够量化的黑科技。另外一点就是电动汽车产生的电子垃圾，是否有合格的处理程序。这一点对于环保来说至关重要，期待有这种规范出来。

  • 其实无论是电动汽车、电动自行车还是机器人，至关重要的部分都是电池部分，其直接关系到整个系统的运行时间。单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术，技术先进、产品稳定可靠将是未来BMS产品的核心特点。另外安全问题是必须要考虑的部分，若搭载不成熟的BMS，无法实时精准地监控电池充放电状况，极易造成电池芯局部功耗过大，产生局部热量，且信息无法传递至驾驶员，极易导致电池自燃发生。优秀的电池管理学BMS能够有效提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，并且延长电池的使用寿命，监控电池组及各电池单芯的运行状态，有效预防电池组自燃。

  • 电池管理系统（BMS）主要有以下部件：

    1、模拟前端采集模块：

    主要用于对电池组电压，充电电流，放电电流，单体电压，电池温度，等参数进行采集。通常采用隔离处理的方式。（除温度信号；

    2、电池保护电路模块：

    通常这部分是采用软件控制一些外部器件来实现的。如通过信号控制继电器的通断来允许或禁止充放电设备或电池的工作以实现对电池保护；

    3、均衡电路模块：

    主要用于对电池组单体电压的采集，并进行单体间的均衡充电使组中各电池达到均衡一致的状态；

    4下位机模块：信号处理，控制，通讯。

    下面是来自TI、ADI、ATMEL、Infineon、Intersil、Linear、Maxim 和O2几种常用的设计方案分享给大家。希望对大家有帮助。

    方案一：TI 电池管理系统（BMS）解决方案

    1、BQ78PL116具有 PowerPump 电池平衡技术的 PowerLAN 主网关控制器(电量监测）；

    2、BQ77PL900 可监控5-10个cell,具有主动均衡功能， 可独立管理电池系统，亦可 作为模拟前端配合主控芯片工作；

    3、配置一个多叠层电池组；

    4、监测多电池电池组电压和温度；

    5、监测单个电池电压；

    6、无源电池平衡；

    7、电池过压和欠压保护；

    8、过温保护；

    9、充放电模式检测；

    10、通信到主机设备。

    方案二：ADI电池管理系统（ BMS ）解决方案

    1、电压测量设备-监控电池电量并使电池保持平衡的AD7280；

    2、ad7280单颗芯片可以管理6个电芯；

    3、ad8280为电压阈值监控芯片，最多可检测6个电池电压和2个温度。

    方案三：Atmel（爱特梅尔）电池管理系统（BMS）解决方案

    1、ATA6870  每颗芯片可监控6个cell，最多可级联16颗芯片。配合外围电路可 实现主动式或被动式电池均衡；

    2、ATA6871 每颗芯片可监测4-6个cell,最多可级联16颗芯片；

    3、微控制器检测电池组电压， 电流等，管理相关MOS及通讯指示功能；

    4、电感式均衡电路，可均 衡电流（100ma-1A)；

    5、电容式均衡电路，最大可均衡电流50ma左右；

    6、被动式均衡电路，电阻旁路，最大300ma左右，太大，发热严重。

    方案四：英飞凌（Infineon）电池管理系统（BMS）解决方案

    1、Infineon没有ASIC的电池管理芯片，是基于MCU做的电池监测管理方案；

    2、其对于变压器能量转移的电池均衡方法有作过探讨， 但在官方网站未找到相关论述；

    3、变压器均衡方法—xc886；

    4、初级线圈与整个电池组相连；

    5、次级线圈与每个电池单元相连；

    6、多个单独的电池单元电压 复接至一个基于地电压的 模数转换器(ADC)输入端；

    7、按照英飞凌E-Cart中的原 型配置，平均平衡电流可 达5A，比被动平衡法的 电流高50倍。在5A的平衡电流下，整个模块的功耗仅2W，因此无需专门的冷却措施，并且进一步改善了系统的能量平衡。

    方案五：Intersil电池管理吸引（ BMS ）解决方案

    1、ISL78600 单颗芯片可监控6-12个cell，具有电压温度检测，被动式电池均衡，SOC等功能；

    2、ISL786001单颗芯片可检测6-12个cell；

    3、为今年推出的新品，尚未找 到相关的资料。

    方案六：Linear电池管理系统（BMS） 解决方案

    1、Linear 主要是高端电源管理 芯片，电池充电芯片等；

    2、电池管理芯片有：LTC6802-1- 多节电池的电池组监视器；

    3、可测量多达 12 个串联锂离 子电池的电压 (最大值为 60V)；

    4、可堆叠式架构实现 > 1000V的系统；

    5、每个电池输入均具有一个相 关联的 MOSFET 开关，用于 对过充电电池进行放电。

    方案七：Maxim电池管理系统（BMS）解决方案

    1、Max11080单颗芯片可监测1-12个cell,最多可以31颗芯片级联；

    2、Max11068单颗芯片可监控1-12个cell,最多可以31颗芯片级联。具有被动均衡功能。

    方案八：O2 电池管理系统（BMS）解决方案

    1、高功率BMU家族-3到13个电池；

    2、高度集成的电池组的监控和保护；

    3、 电压、电流和温度监测；

    4、具有保护功能的高精度电池计；

    5、 无源电池平衡；

    6、BMS芯片级整体解决方案（专用芯片）。

  • 电池管理系统BMS作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，其重要性不言而喻，国内外许多新能源车企都将电池管理系统作为企业最核心的技术来看待，以特斯拉为例，其电动汽车“三大件”中，松下的电池，台湾供应商的电机，而只有电池管理系统是特斯拉自主研发的核心技术，特斯拉所申请的核心知识产权大都与电池管理系统相关，由此可见电池管理系统对于新能源汽车的重要性。而国内，电池管理系统BMS的研发生产主要集中在这三类企业：一、新能源汽车厂商，代表企业：比亚迪；二、电池PACK厂商，代表企业：沃特玛、普莱德；三、专业BMS厂商，代表企业：惠州亿能、深圳国新动力。