作為電動汽車的核心部件,，電池管理系統(tǒng)（BMS）的工作狀態(tài)決定著電動汽車的最終性能，通過對充電與放電過程的精確管理,，電池管理系統(tǒng)可以確保電動汽車在電性能方面保持極佳的狀態(tài),，從而為駕駛者帶來愉悅的體驗(yàn),。

       德州儀器 電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場和應(yīng)用部門經(jīng)理文司華認(rèn)為,，電池管理系統(tǒng)BMS是介于駕駛員,、汽車和電池的紐帶,，是很核心的一塊。很多國內(nèi)廠家做汽車的動力系統(tǒng)研發(fā)時(shí)BMS始終是最難啃的骨頭,，因?yàn)樗婕暗诫姵氐幕瘜W(xué)特性,、系統(tǒng)高度整合、自檢測功能,、安全特性等等,，這些加起來技術(shù)難點(diǎn)是最高的，所以它們是比較核心的知識產(chǎn)權(quán),。

       業(yè)內(nèi)從業(yè)者經(jīng)常會對電池的管理芯片非常關(guān)注,，作為電池核心的芯片對實(shí)際應(yīng)用到底有什么樣的幫助？作為駕駛員,，又關(guān)注哪些東西,，關(guān)注哪些用戶體驗(yàn)？

       在一部電動汽車?yán)?，電池組往往會以串聯(lián)和并聯(lián)的方式存在,，而目前不同電池間存在著差異，這往往會影響到電池的充電和放電過程,，極端情況下甚至?xí)痣姵乇?。因此，半?dǎo)體業(yè)者開發(fā)出主動和被動均衡電池管理系統(tǒng),，用來平衡各電池間的差異,，以求獲得最佳的電池組工作狀態(tài)。

       文司華表示,，駕駛者首選對于電池的續(xù)航里程尤為關(guān)注,，之前電動車的續(xù)航里程是差強(qiáng)人意的,，現(xiàn)在每款電動車都會關(guān)注不加油的情況下車能跑多遠(yuǎn),。其次萬一真的沒電，駕駛員需要花多長時(shí)間對它進(jìn)行充電,。更長的續(xù)航是個(gè)問題,，如果不認(rèn)真設(shè)計(jì)的話，其實(shí)很難精確地知道續(xù)航里程到底是多少,。本來汽車上的電池空間和重量是有嚴(yán)格限制的,，過重的電池反而會對整車?yán)m(xù)航里程有負(fù)面的影響，所以一定要設(shè)計(jì)得恰到好處,，當(dāng)不知道到底能續(xù)航多久時(shí),，比如誤差在20%，是否要設(shè)好冗余值，多加20%的電池容量上去,，這對續(xù)航里程會有影響,。

       其次，諸如提速等駕駛體驗(yàn)是有些駕駛員非常在意的重點(diǎn),。除了提速更快,，還有一個(gè)考慮點(diǎn)，按照現(xiàn)在的駕駛速度或駕駛習(xí)慣,，續(xù)航里程是多少,，這涉及到從現(xiàn)在到剩余里程里，電池最大的輸出功率,。如果在電池快沒電的情況下踩一腳油門,，在沒有控制的情況下，這個(gè)油門意味著很大的電流,，這個(gè)電流會使電池的電壓下降,，而當(dāng)電池電壓一旦碰到最低的保護(hù)點(diǎn)時(shí)就沒有動力了。所以,，系統(tǒng)要有責(zé)任或者設(shè)計(jì)完善的系統(tǒng)要告訴控制臺,，最大功率是多少，就算駕駛員狠狠踩了油門,，也不允許電流速度達(dá)到那么大,，保護(hù)在安全電壓之上。

       第三個(gè)挑戰(zhàn)則是安全性,，這也是重中之重,。汽車BMS系統(tǒng)是系統(tǒng)層面的安全問題，而不只是芯片做得多好,。這個(gè)監(jiān)護(hù)和保護(hù)芯片能附加更多的硬件和軟件功能,，能協(xié)助系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)，更加好地實(shí)現(xiàn)它的功能,。

       在電池管理系統(tǒng)中,，電源管理芯片是核心器件，而同時(shí)具備監(jiān)控和保護(hù)功能的芯片產(chǎn)品正在受到電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的青睞,。

       為了適應(yīng)電動汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,，德州儀器推出了一款名為bq75pl455a的兼具監(jiān)控和保護(hù)功能的管理芯片。

       據(jù)文司華介紹,，這款芯片是全球市場上第一個(gè)能用16節(jié)串聯(lián)的鋰離子電池組進(jìn)行集成監(jiān)視的監(jiān)視器和保護(hù)器,，通過充分發(fā)揮電池組最多的能量增加電動汽車和混動汽車的行駛里程和續(xù)航里程。由于它的功能,，能夠從電池中提取盡可能多的能量,，這包含了被動均衡和主動均衡,，以便增加每節(jié)電池的使用壽命或者續(xù)航里程。在16節(jié)高串?dāng)?shù),，集成度最高的BMS管理芯片上同時(shí)支持兩種均衡,，一是早期的被動式均衡，二是主動式均衡,，這是獨(dú)一無二的,。

       同時(shí)可以測量獨(dú)立電池本身16堆的電池，可以堆疊16個(gè)模組,，也就是256節(jié)電池,。微混電動車、輕混電動車,，它堆疊的總體串聯(lián)數(shù)是不一樣的,，經(jīng)常能見到96節(jié)串聯(lián)。而對于這個(gè)芯片它最多可以支持到256節(jié),。

       工程師能夠通過精確的測量準(zhǔn)確地操控車載主處理器,，用來計(jì)算電荷組的狀態(tài)，電荷狀態(tài)（SOC）的精確測量非常重要,，這在手機(jī)里或者消費(fèi)類電子里經(jīng)常用到,，電荷狀態(tài)和健康狀況（SOH），這兩個(gè)參數(shù)都是需要計(jì)算的,，如果工程師沒有精確地測量結(jié)果是無法算出這兩個(gè)參數(shù)的,，所以，這個(gè)芯片能夠協(xié)助主處理器,，它能夠提供足夠的精確讀數(shù),，幫助主處理器進(jìn)行更好的估算。

那么,，bq76pl455a擁有哪些優(yōu)點(diǎn)呢,？

       bq76pl455a的第一個(gè)特性是單顆芯片監(jiān)視 16 個(gè)堆疊電池，精確監(jiān)視和保護(hù)由多達(dá) 256 節(jié)電池串聯(lián)在一起組成的大容量電池組,。早期的車型大多使用12串?dāng)?shù)的模組,，現(xiàn)在的趨勢是要想有更強(qiáng)勁的系統(tǒng)馬力，串?dāng)?shù)需要多一點(diǎn),，而一顆芯片能照顧的串?dāng)?shù)越多用的芯片數(shù)會越少,，16串?dāng)?shù)的芯片會更加優(yōu)化一些,。系統(tǒng)成本布線上這也是一個(gè)比較優(yōu)化的結(jié)果?，F(xiàn)在歐洲有一個(gè)48V的系統(tǒng)，從12V轉(zhuǎn)到48V,，48V正好是16串電池所涵蓋的范圍,，這樣一顆電池就可以達(dá)到48V,，如果在原來的情況下可能需要2個(gè)12串的IC才能達(dá)到48V。

       第二,，采用bq76pl455a設(shè)計(jì)的系統(tǒng),，減小了PCB 尺寸，降低了系統(tǒng)成本,，因?yàn)楹芨叽當(dāng)?shù)的電池堆疊過來,，通訊時(shí)主芯片一定要保護(hù)起來，所以需要隔離器從電壓上進(jìn)行隔離,，而隔離器是比較昂貴的,，而且有很大的功耗。對于這種芯片,，它只要和主芯片之間用內(nèi)置的隔離式差分UART,，UART是一種非同步的接口，這種差分系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)人員排除,，不需要使用更加昂貴的CAN總線,，所以它可以進(jìn)一步減少了系統(tǒng)成本。

       第三,，高精度是bq76pl455a優(yōu)點(diǎn)之一,。IC在3.6V平均值的情況下，測量誤差是0.75毫伏,，精度可以達(dá)到0.016,，這是室溫下能達(dá)到的平均精度。在整車設(shè)計(jì)系統(tǒng)里需要考慮到整個(gè)范圍,，在0-65度,，測量誤差是正負(fù)4.25毫伏，在這個(gè)區(qū)間內(nèi),，精度是0.09,；在-40度到105度非常寬范圍的情況下誤差在正負(fù)6.25毫伏，所以精度是0.14,。精度毫無疑問是非常重要的,，是因?yàn)殡姾蔂顟B(tài)和健康狀況完全依靠電壓，如果測量不準(zhǔn)的話沒有辦法判斷電池的壽命和容量,。

       同時(shí)bq76pl455a這款芯片還有非常充分的自檢功能,，比如過壓、欠壓,、過溫,、通訊失效情況下都能進(jìn)行自檢，它能自動檢查出有問題的芯片,，并且通過我們的上報(bào)系統(tǒng)上報(bào)給總機(jī),，這是它額外的自檢功能,。

電池電壓對測量剩余容量為什么那么重要？

       文司華表示,，想估算電池容量除了測電壓還需要測量電流還有溫度,，但同時(shí)掌握這三個(gè)參數(shù)想要測量剩余電容依舊不是很簡單，它們之間沒有很直觀的聯(lián)系,，所以電量有很復(fù)雜的算法,，需要知道電池的開路電壓，開路電壓就是在放電的每個(gè)階段,，沒有電流流過時(shí),，SOC充電荷值，帶載電壓是有曲線的,。

       比如車在沒有開動的情況下,，在靜止的情況下去測它的電壓，理論上通過電壓馬上就能對應(yīng)它的SOC電荷狀況,。實(shí)際的電量算法遠(yuǎn)比這個(gè)要復(fù)雜,，因?yàn)檐囀窃陂_動的過程中被測量的，只要有帶載它的SOC就開始慢慢變化,，要跟蹤它的SOC在開路電壓上的曲線變化才能追蹤它的SOC,，再考慮到測量誤差，理論上講,，電壓測量在一個(gè)毫伏左右的話,，SOC估計(jì)誤差在1%—3%，最差情況下一個(gè)毫伏再錯3%,，這在一個(gè)平臺下比較難測量,。測量電壓精度和SOC電荷狀況直接相關(guān)。未來如果電荷狀況測量有偏差的話,，健康狀況也會有偏差,。

       綜上，采用優(yōu)秀電源管理芯片的電池管理系統(tǒng),，是獲得良好電動汽車駕駛體驗(yàn)的根本保證,。