一、方案概述：

BMS，英文全稱是Battery Management System，指的就是電池管理系統(tǒng)。BMS可以說是新能源汽車的“電池管家”，它能夠?qū)崟r監(jiān)管電池狀態(tài)、管理車載動力電池、增強電池使用效率、防止電池出現(xiàn)過充過放以及提高電池的使用壽命。

BMS是一個很龐大的軟硬件集合體，它包括傳感器、中央處理器、執(zhí)行機構等。BMS通過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，由處理器進行處理，并將反饋信息經(jīng)過執(zhí)行機構進行處理執(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)境當中，滿足車輛的動力需求。

三、比較有代表性的BMS芯片

（一）TI高精度電池監(jiān)控、平衡、保護器

汽車電氣化呈不可逆轉(zhuǎn)之勢快速發(fā)展，BMS系統(tǒng)成為首要核心問題。TI在電動汽車BMS領域頗有建樹，先后發(fā)布了符合ASIL D標準的有線BMS和無線BMS解決方案，領先業(yè)界。

BQ79614-Q1電路拓撲 圖源：TI

BQ79614-Q1是一款可應用與混合動力、純電動汽車BMS模塊高精度的電池監(jiān)控器、平衡器和保護器，可對電池溫度實時監(jiān)控，為避免過熱的情況出現(xiàn)，能自主進行暫停和啟動操作。該芯片工作電壓為12V，可在128μS內(nèi)迅速為14塊電池進行高精度地電壓監(jiān)測。

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單、低壓的差分RC濾波器。ADC低通濾波器是為了對濾波后的直流電壓進行監(jiān)測，方便計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量BQ79614-Q1在通信方面可與BQ7600器件相連或直接通過UART接口與MCU完成通信。在通信線線路異常的情況下，MCU可以通過隔離式差分菊花鏈與電池組直接通信。

（二）ST L9963E電池監(jiān)測保護芯片

意法半導體（ST）引領半導體市場多年，芯片應用橫跨多個領域，也成為了汽車芯片的主要供應商。在汽車領域，為滿足市場及設計需求，推出了L9963E電池監(jiān)測保護芯片，旨在解決全球包括中國電動汽車共同面臨的電池管理系統(tǒng)設計難題。新產(chǎn)品采用一個獨特的架構，能夠測量4到14個串聯(lián)電池單體，樣本信號之間解除同步?jīng)]有任何延遲，測試結(jié)果證明，雖然可以菊鏈式連接 31個L9963E，但是整鏈延遲仍然不到4s。

L9963E的電壓測量準確度非常高，最大誤差為±2mV，同時還能測量電流，了解每個電池單體的實際容量。此外，該產(chǎn)品的架構確保每個電池單體都有專門的資源用于處理芯片監(jiān)測到的電數(shù)據(jù)，而市面同類產(chǎn)品通常在電池單體之間共享數(shù)據(jù)處理資源。通過為每個單體提供專用處理資源，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。在菊鏈式網(wǎng)絡結(jié)構內(nèi)，L9963E 還可以通過串行總線通信，帶寬達到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 個電池單體需要 4 毫秒到 16 毫秒。

EVAL-L9963E-MCU

隨著電動汽車變得越便宜，成本制約因素變得越重要。功能強大但價格太高的芯片會失去大部分吸引力。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芯片要求每個電池單體必須并聯(lián)一個外部齊納二極管。在組裝過程中，系統(tǒng)無法知道哪個電池單體第一個接觸連接器，而且，這始終是一個隨機事件，因此，每個電池單體上的齊納二極管都要保護電池管理芯片。L9963E采用熱插拔和穩(wěn)健架構，工程師可以不用這些齊納二極管，從而簡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12個串聯(lián)電池進行電壓檢測，測量精度比ST L9963更高，總測量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測僅需290μs。LTC6811-1可將多節(jié)電池串聯(lián)起來，因此該芯片可在高電壓的電池串中完成電池狀態(tài)實時監(jiān)測。該芯片給還具有ISOSPI接口，可實現(xiàn)與器件之間高速的遠程通信。LTC6811-1能將12組電池通過菊花鏈連接，實現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測電池狀態(tài)，并根據(jù)電池當前狀態(tài)進行暫停和啟動操作，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 兩個型號，為電池監(jiān)控和均衡提供經(jīng)過優(yōu)化的解決方案。新電池管理IC可實現(xiàn)更高的測量精度與卓越的應用魯棒性，為電池模塊、無模組電池技術及電池底盤一體化技術的電池拓撲結(jié)構提供系統(tǒng)解決方案，可讓汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）解決方案能夠達到汽車功能安全最高等級ASIL-D的要求，并符合ISO26262標準。

英飛凌的這套IC產(chǎn)品適用于工業(yè)級、消費級和汽車級應用，如輕度混合動力電動汽車（MHEV）、混合動力電動汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（BEV），以及儲能系統(tǒng)、兩輪和三輪電動車的電池管理系統(tǒng)等應用，該IC系列產(chǎn)品包括TLE9012DQU和TLE9015DQU兩個型號。

其中，TLE9012DQU是一款多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng)芯片，能夠進行高度精確的電壓測量，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)都必須滿足的關鍵要求。

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TLE9012AQU以菊花鏈結(jié)構連接起來。通過兩對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。通過集成故障管理單元，該模塊還可實現(xiàn)雙向信息流。

審核編輯 黃宇