廖竹君的日志

雷卯推荐汽车BMS防静电保护元器件

已有 12 次阅读 2023-03-24 17:06

一、方案概述：

BMS，英文全称是Battery Management System，指的就是电池管理系统。BMS可以说是新能源汽车的“电池管家”，它能够实时监管电池状态、管理车载动力电池、增强电池使用效率、防止电池出现过充过放以及提高电池的使用寿命。

BMS是一个很庞大的软硬件集合体，它包括传感器、中央处理器、执行机构等。BMS通过遍布电池包的传感器获取电芯的状态信息，并将这些状态信息传递给中央处理器，由处理器进行处理，并将反馈信息经过执行机构进行处理执行，调节电池的状态使其处在适宜的工作环境和安全环境当中，满足车辆的动力需求。

二、针对汽车BMS推荐产品：

三、比较有代表性的BMS芯片

（一）TI高精度电池监控、平衡、保护器

汽车电气化呈不可逆转之势快速发展，BMS系统成为首要核心问题。TI在电动汽车BMS领域颇有建树，先后发布了符合ASIL D标准的有线BMS和无线BMS解决方案，领先业界。

BQ79614-Q1电路拓扑图源：TI

BQ79614-Q1是一款可应用与混合动力、纯电动汽车BMS模块高精度的电池监控器、平衡器和保护器，可对电池温度实时监控，为避免过热的情况出现，能自主进行暂停和启动操作。该芯片工作电压为12V，可在128μS内迅速为14块电池进行高精度地电压监测。

BQ79614-Q1芯片内部集成了前端滤波器和后置ADC低通滤波器。前端滤波器是为了降低成本，能够在电池输入电路上使用简单、低压的差分RC滤波器。ADC低通滤波器是为了对滤波后的直流电压进行监测，方便计算出电池的电荷状态。在该芯片可用于外部热敏电阻的测量BQ79614-Q1在通信方面可与BQ7600器件相连或直接通过UART接口与MCU完成通信。在通信线线路异常的情况下，MCU可以通过隔离式差分菊花链与电池组直接通信。

（二）ST L9963E电池监测保护芯片

意法半导体（ST）引领半导体市场多年，芯片应用横跨多个领域，也成为了汽车芯片的主要供应商。在汽车领域，为满足市场及设计需求，推出了L9963E电池监测保护芯片，旨在解决全球包括中国电动汽车共同面临的电池管理系统设计难题。新产品采用一个独特的架构，能够测量4到14个串联电池单体，样本信号之间解除同步没有任何延迟，测试结果证明，虽然可以菊链式连接 31个L9963E，但是整链延迟仍然不到4s。

L9963E的电压测量准确度非常高，最大误差为±2mV，同时还能测量电流，了解每个电池单体的实际容量。此外，该产品的架构确保每个电池单体都有专门的资源用于处理芯片监测到的电数据，而市面同类产品通常在电池单体之间共享数据处理资源。通过为每个单体提供专用处理资源，我们可以提供同步读数，并可以避免因解除同步而引起的延迟。在菊链式网络结构内，L9963E 还可以通过串行总线通信，带宽达到2.66 Mbps，而业内带宽大多数都徘徊在 1 Mbps 左右。因此，读取和处理 434 个电池单体需要 4 毫秒到 16 毫秒。

EVAL-L9963E-MCU

随着电动汽车变得越便宜，成本制约因素变得越重要。功能强大但价格太高的芯片会失去大部分吸引力。与众不同的是，L9963E提供丰富的功能，但是没有增加裸片尺寸，继续保持成本效益。此外，传统的 BMS芯片要求每个电池单体必须并联一个外部齐纳二极管。在组装过程中，系统无法知道哪个电池单体第一个接触连接器，而且，这始终是一个随机事件，因此，每个电池单体上的齐纳二极管都要保护电池管理芯片。L9963E采用热插拔和稳健架构，工程师可以不用这些齐纳二极管，从而简化了印刷电路板布局，降低了总体成本。

（三）ADI12路电池监视器

据ADI官网显示，早在2008年就推出了第一款集成式高压电池堆栈监控器，至今已经迭代更新到第四代，第五代产品还在研发阶段。

LTC6811-1框架图图源：ADI

LTC6811-1是ADI的第四代BMS IC，是一款电池组监视器，最高可对12个串联电池进行电压检测，测量精度比ST L9963更高，总测量误差小于1.2mV，完成12节的电池检测仅需290μs。LTC6811-1可将多节电池串联起来，因此该芯片可在高电压的电池串中完成电池状态实时监测。该芯片给还具有ISOSPI接口，可实现与器件之间高速的远程通信。LTC6811-1能将12组电池通过菊花链连接，实现多通道通信的功能，监测电池状态，并根据电池当前状态进行暂停和启动操作，该芯片采用隔离式电源供电。

（四）英飞凌多通道电池监控和均衡系统 IC

英飞凌推出的电池管理IC包括 TLE9012DQU 和 TLE9015DQU 两个型号，为电池监控和均衡提供经过优化的解决方案。新电池管理IC可实现更高的测量精度与卓越的应用鲁棒性，为电池模块、无模组电池技术及电池底盘一体化技术的电池拓扑结构提供系统解决方案，可让汽车电池管理系统（BMS）解决方案能够达到汽车功能安全最高等级ASIL-D的要求，并符合ISO26262标准。

英飞凌的这套IC产品适用于工业级、消费级和汽车级应用，如轻度混合动力电动汽车（MHEV）、混合动力电动汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（BEV），以及储能系统、两轮和三轮电动车的电池管理系统等应用，该IC系列产品包括TLE9012DQU和TLE9015DQU两个型号。

其中，TLE9012DQU是一款多通道电池监控和均衡系统芯片，能够进行高度精确的电压测量，以便估算电池充电状态（SoC）和电池健康状态（SoH），这也是所有电池管理系统都必须满足的关键要求。