一、方案概述：

BMS，英文全稱(chēng)是Battery Management System，指的就是電池管理系統(tǒng)。BMS可以說(shuō)是新能源汽車(chē)的“電池管家”，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)管電池狀態(tài)、管理車(chē)載動(dòng)力電池、增強(qiáng)電池使用效率、防止電池出現(xiàn)過(guò)充過(guò)放以及提高電池的使用壽命。

BMS是一個(gè)很龐大的軟硬件集合體，它包括傳感器、中央處理器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。BMS通過(guò)遍布電池包的傳感器獲取電芯的狀態(tài)信息，并將這些狀態(tài)信息傳遞給中央處理器，由處理器進(jìn)行處理，并將反饋信息經(jīng)過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理執(zhí)行，調(diào)節(jié)電池的狀態(tài)使其處在適宜的工作環(huán)境和安全環(huán)境當(dāng)中，滿(mǎn)足車(chē)輛的動(dòng)力需求。

三、比較有代表性的BMS芯片

（一）TI高精度電池監(jiān)控、平衡、保護(hù)器

汽車(chē)電氣化呈不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)快速發(fā)展，BMS系統(tǒng)成為首要核心問(wèn)題。TI在電動(dòng)汽車(chē)BMS領(lǐng)域頗有建樹(shù)，先后發(fā)布了符合ASIL D標(biāo)準(zhǔn)的有線(xiàn)BMS和無(wú)線(xiàn)BMS解決方案，領(lǐng)先業(yè)界。

BQ79614-Q1電路拓?fù)?圖源：TI

BQ79614-Q1是一款可應(yīng)用與混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車(chē)BMS模塊高精度的電池監(jiān)控器、平衡器和保護(hù)器，可對(duì)電池溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，為避免過(guò)熱的情況出現(xiàn)，能自主進(jìn)行暫停和啟動(dòng)操作。該芯片工作電壓為12V，可在128μS內(nèi)迅速為14塊電池進(jìn)行高精度地電壓監(jiān)測(cè)。

BQ79614-Q1芯片內(nèi)部集成了前端濾波器和后置ADC低通濾波器。前端濾波器是為了降低成本，能夠在電池輸入電路上使用簡(jiǎn)單、低壓的差分RC濾波器。ADC低通濾波器是為了對(duì)濾波后的直流電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便計(jì)算出電池的電荷狀態(tài)。在該芯片可用于外部熱敏電阻的測(cè)量BQ79614-Q1在通信方面可與BQ7600器件相連或直接通過(guò)UART接口與MCU完成通信。在通信線(xiàn)線(xiàn)路異常的情況下，MCU可以通過(guò)隔離式差分菊花鏈與電池組直接通信。

（二）ST L9963E電池監(jiān)測(cè)保護(hù)芯片

意法半導(dǎo)體（ST）引領(lǐng)半導(dǎo)體市場(chǎng)多年，芯片應(yīng)用橫跨多個(gè)領(lǐng)域，也成為了汽車(chē)芯片的主要供應(yīng)商。在汽車(chē)領(lǐng)域，為滿(mǎn)足市場(chǎng)及設(shè)計(jì)需求，推出了L9963E電池監(jiān)測(cè)保護(hù)芯片，旨在解決全球包括中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)共同面臨的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)難題。新產(chǎn)品采用一個(gè)獨(dú)特的架構(gòu)，能夠測(cè)量4到14個(gè)串聯(lián)電池單體，樣本信號(hào)之間解除同步?jīng)]有任何延遲，測(cè)試結(jié)果證明，雖然可以菊鏈?zhǔn)竭B接 31個(gè)L9963E，但是整鏈延遲仍然不到4s。

L9963E的電壓測(cè)量準(zhǔn)確度非常高，最大誤差為±2mV，同時(shí)還能測(cè)量電流，了解每個(gè)電池單體的實(shí)際容量。此外，該產(chǎn)品的架構(gòu)確保每個(gè)電池單體都有專(zhuān)門(mén)的資源用于處理芯片監(jiān)測(cè)到的電數(shù)據(jù)，而市面同類(lèi)產(chǎn)品通常在電池單體之間共享數(shù)據(jù)處理資源。通過(guò)為每個(gè)單體提供專(zhuān)用處理資源，我們可以提供同步讀數(shù)，并可以避免因解除同步而引起的延遲。在菊鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)，L9963E 還可以通過(guò)串行總線(xiàn)通信，帶寬達(dá)到2.66 Mbps，而業(yè)內(nèi)帶寬大多數(shù)都徘徊在 1 Mbps 左右。因此，讀取和處理 434 個(gè)電池單體需要 4 毫秒到 16 毫秒。

EVAL-L9963E-MCU

隨著電動(dòng)汽車(chē)變得越便宜，成本制約因素變得越重要。功能強(qiáng)大但價(jià)格太高的芯片會(huì)失去大部分吸引力。與眾不同的是，L9963E提供豐富的功能，但是沒(méi)有增加裸片尺寸，繼續(xù)保持成本效益。此外，傳統(tǒng)的 BMS芯片要求每個(gè)電池單體必須并聯(lián)一個(gè)外部齊納二極管。在組裝過(guò)程中，系統(tǒng)無(wú)法知道哪個(gè)電池單體第一個(gè)接觸連接器，而且，這始終是一個(gè)隨機(jī)事件，因此，每個(gè)電池單體上的齊納二極管都要保護(hù)電池管理芯片。L9963E采用熱插拔和穩(wěn)健架構(gòu)，工程師可以不用這些齊納二極管，從而簡(jiǎn)化了印刷電路板布局，降低了總體成本。

（三）ADI12路電池監(jiān)視器

據(jù)ADI官網(wǎng)顯示，早在2008年就推出了第一款集成式高壓電池堆棧監(jiān)控器，至今已經(jīng)迭代更新到第四代，第五代產(chǎn)品還在研發(fā)階段。

LTC6811-1框架圖 圖源：ADI

LTC6811-1是ADI的第四代BMS IC，是一款電池組監(jiān)視器，最高可對(duì)12個(gè)串聯(lián)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，測(cè)量精度比ST L9963更高，總測(cè)量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測(cè)僅需290μs。LTC6811-1可將多節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)，因此該芯片可在高電壓的電池串中完成電池狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該芯片給還具有ISOSPI接口，可實(shí)現(xiàn)與器件之間高速的遠(yuǎn)程通信。LTC6811-1能將12組電池通過(guò)菊花鏈連接，實(shí)現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，并根據(jù)電池當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行暫停和啟動(dòng)操作，該芯片采用隔離式電源供電。

（四）英飛凌 多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng) IC

英飛凌推出的電池管理IC包括 TLE9012DQU 和 TLE9015DQU 兩個(gè)型號(hào)，為電池監(jiān)控和均衡提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的解決方案。新電池管理IC可實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量精度與卓越的應(yīng)用魯棒性，為電池模塊、無(wú)模組電池技術(shù)及電池底盤(pán)一體化技術(shù)的電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供系統(tǒng)解決方案，可讓汽車(chē)電池管理系統(tǒng)（BMS）解決方案能夠達(dá)到汽車(chē)功能安全最高等級(jí)ASIL-D的要求，并符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)。

英飛凌的這套IC產(chǎn)品適用于工業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)和汽車(chē)級(jí)應(yīng)用，如輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（MHEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）和純電動(dòng)汽車(chē)（BEV），以及儲(chǔ)能系統(tǒng)、兩輪和三輪電動(dòng)車(chē)的電池管理系統(tǒng)等應(yīng)用，該IC系列產(chǎn)品包括TLE9012DQU和TLE9015DQU兩個(gè)型號(hào)。

其中，TLE9012DQU是一款多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng)芯片，能夠進(jìn)行高度精確的電壓測(cè)量，以便估算電池充電狀態(tài)（SoC）和電池健康狀態(tài)（SoH），這也是所有電池管理系統(tǒng)都必須滿(mǎn)足的關(guān)鍵要求。

TLE9015DQU是一款電池監(jiān)控收發(fā)器芯片，用于將鋰電池里的多個(gè)TLE9012AQU以菊花鏈結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。通過(guò)兩對(duì)UART和iso UART接口可支持環(huán)型通信，降低成本并提高系統(tǒng)的效率。通過(guò)集成故障管理單元，該模塊還可實(shí)現(xiàn)雙向信息流。

審核編輯 黃宇