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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

  • 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，电源管理IC的性能关系到电动车的性能，总结一下博文：

    1、bq76PL455A-Q1的监视IC，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，大大提高了SoC估算的准确度，从而提供准确的续航里程和加速指标。

    2、bq76PL455A-Q1的监视IC，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。

    3、数个bq76PL455A-Q1的监视IC能够以菊花链配置进行通信，使用价格低廉的电容器实现隔离，替代第一代系统使用局域网 (CAN) IC和隔离器比较昂贵的通信方式，节约了汽车成本。

    4、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，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。

  • 电池管理集成电路确实能影响到汽车的性能，在我们工作和研究中，一款适合的芯片，一个良好的集成电路对于汽车性能甚至在微小变化中都产生很大的影响，

    电动汽车例如文章所说，行驶里程有60000英里，大约100000公里。确实让人们选择电动汽车的原因是因为电动汽车真的很棒。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。

    说到BMS，必须说到两点，第一是采集要求 a)电池组由3~16只单体电池串联 组成。 b)每组电池有单体电压、总电压、充放电电流、2/4个蓄电池表面 温度和1个环境温度。 c)单体电池电压范围:0～5V, 电池总电压范围:0～60V,充放电电 流：0～200A。 d)采样时间间隔（周期）≤2秒。e)对外通信接口(接入动环监控和开关电源系统及后台用):RS232、 RS485或以太网口。第二是保护与告警要求：充电总电压高保护及恢复功能具有充电总电压高保护功能，当充电到总电压告警点时告警，到保护点时保护，告警点、保护点可设，设置范围为57.60V－60.00V，告警点、保护点默认值为57.60V、58.50V；当总电压下降到恢复点时恢复充电，恢复点可设，设置范围为52.00V－57.60V，默认值为54.00V。具有关闭和开启功能，具有关闭和开启功能状态信息，默认为功能关闭。

    各个厂家针对这2点都有差异，比如亿能公司能满足，信华公司目前送样的保护板有四个温度探头，由于保护板有预留温度探头接口，可以增加一个探头用于检测环境温度，充放电电流检测范 围为0-100A。此功能关闭的方式为将保护值设置范围加宽，从而屏蔽该功能。力高公司，无环境监控温度。科益达公司，

    支持12~16串电池组，6个温度采集点，单体电池电压范围:0～5V, 电池总电压范围:0～60V,充放电 电流：0～60A，采样间隔1秒， RS232和RS485接口。具有充电总电压高保护及恢复功 能，保护和恢复值可设置。博强公司流最大是50A，现有程序需要调整。高特公司总电压上限告警和保护，告警、保护电压点可设，具备开启 、关闭功能。等等

    续航里程和加速也是很重要的方面，续航里程是另外一个了解电池剩余电荷的方法，电池的容量会随着时间的推移而逐渐下降，电池会老化的很快。市面上的BMS方案绝大部分采用被动均衡，说白了，用软件写个压差比较放进MCU，配合模拟前端提供的采样数据，完成放电均衡。同时，这也是个安全要求非常高的模块，除去测量精度外，可靠性也是非常重要的因素，这一块儿的难度，可是不轻松的。大部分消费者对新能源汽车还是持观望态度，充电的方式，安全性，普及率都制约着EV的发展。这时，EV的普及靠的就是政府的支持，乐观来看，EV应该还是会有一定的发展，虽然这个路还很长。

    EV里的BMS还是一个相对新的应用，全国来看，技术应用也参差不齐，缺乏统一的行业标准来规范。

    同样的安全性和成本也是重点中的重点，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。所以更需要电池管理系统（BMS）作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，起到保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能，通过一系列的管理和控制，保障电动汽车的正常运行。

  • bq76PL455A-Q1是一个非常优秀的电池管理ic。希望我驾驶的汽车上也能使用它。

  • 电动汽车BMS作为电池管理系统，具有电压采集、电流采集、温度采集、SOC、SOH、安全性能控制等功能。在使用的过程中遵循ISO26262标准，使用为汽车级芯片，EMC等级比较高，目前国内已经有几家大型电池厂、BMS专营公司来研发、比如宁德新能源、国轩高科、比亚迪自产自销的BMS管理系统。未来几年，随着国家政策力度的加大，发展更加壮大。目前中国电动汽车电池管理系统主要存在以下几个问题：

    1、主动均衡与被动均衡。这个难题是目前存在，未来还会存在的。这个均衡国内还没有很好的解决方案。

    2、SOC、SOH的估算，目前国内的SOC的估算都是很虚。

    3、向电压采集、电流采集都是采用凌特芯片，采集精度都比较高。

    4、安全性、散热性、EMC、标准等等、

    5、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。这个成本其实也是比较高的。

  • 电池管理系统（BMS）是一个相当复杂的工程，它跟所使用电池的性能和所使用的环境都息息相关。一个好的BMS不仅要让电池在最佳的温度范围内以适当的充电电压和电流尽可能快的的充满电，而且还要在电池放电期间控制好电池的温度和放电电流以尽可能的提高电动车的续航里程。这些都跟电池监控芯片有关，一个好的电池监控芯片能极大的方便BMS的开发，TI的bq76PL455A-Q1在精度跟控制方面做得都很不错。