汽车电池系统跟芯片的关系

新能源轿车最中心和最贵的两个器件是IGBT和电芯，围绕这两个器件其实在三电系统检测和保护中芯片起到了很大的效果，跟着轿车内电压从12V、48V、200V+、400V+最后到800V，监测和保护的芯片电路的功用重要性也越来越重要。当然这部分本钱在BMS、逆变器里面也占了不小的本钱比例。

01、不同的电压组合

从整体的演进路线，现在首要轿车里面由单一的电压等级12V开始逐步往多个电压改变，首要展开方向为：

1）混合动力12V+48V：选用两颗电池，一般是12VAGM电池和48V锂电池作为搭配。

2）混合动力12V+HV：选用两颗电池，12VAGM铅酸电池和高压锂电池作为组合

3）电气化：首要包含12V+HV、12V+48V+12V和HV+48V（现在这种规划并不存在，只是演进的方向）这里值得一提的是48V电源供电规划，48V电压渠道通常用于为需求更高功率的负载供电，连接到48V电压渠道上的ECU都需求高效，高功率密度且能够接受ISO21780中规则的作业电压要求的电源处理设备。能够运用降压稳压器，三相栅极驱动器和电池处理系统之类的产品，合作电流和电压检测放大器产品组合。

02、电池处理系统

电池处理系统的首要任务是经过确保电池系统的规划功用，从硬件结构上,电池处理系统由传感器、操控器、执行器、凹凸压线束等组成，从硬件结构上来看，它有以下的功用模块：

1）电池参数检测（传感器层）：包含电池系统总电压、总电流、单体电池电压检测、温度检测、烟雾勘探、绝缘检测、碰撞检测等。

2）接触器操控与电池安全保护（执行层）：电池处理系统具有驱动接触器的电路和确诊接触器各个高压节点的实践状态，接触器在实践情况下是集成在智能断开盒中的。

3）MCU核算中心：这部分是整个电池处理系统的算法，这部分也是电池系统作为一个整车操控器完成既定的功用安全政策最为根底的电路结构。

4）均衡电路：整个电池系统的不一致性直接影响电池系统地实践可用容量，这个不一致性会跟着时间进行累积。现在跟着电池进入200Ah的时代，均衡的效果和才干进入一个奇妙的时代。

5）电源处理电路和EMC克制：电池处理系统从电池模组和12V电池上驱电，经过合理的保护电路来管控不同节点的电源情况。

6）网络通讯和唤醒电路：电池处理系统是需求与整车动力总成、车身网络等整车网络节点通讯，也需求进行对应的网络处理和唤醒休眠处理。

7）信息存储单元：用于存储关键数据，比方在整个生命周期内客户运用的情况，这部分中心内容是记载电池系统超出预期的乱用数据的时间和频次。

跟着域操控器的引进，BMS内存储信息，首要是以FOTA的要求为主，存数据倒不是重要的作业。如下图所示，想要完结一个大的完整的电池处理系统在一块电路板上面，其硬件和软件的复杂度，特别是凹凸压混合的情况比较突出，外围的凹凸压线束使得整个电池处理系统在硬件规划上难以完成。

图1电池处理系统的硬件底子框架

图2某个典型的BMS电路，后续会拆解剖析

03、电池系统和充电里面的芯片进化特征

怎样前进电池处理系统的可靠性？

电池的AFE检测芯片，以德州仪器(TI)BQ79606A-Q1为例，首要的规划方向是在芯片层面前进芯片的功用安全等级和可靠性。高度集成的BQ79606A-Q1可精确监控温度和电压水平，有助于最大极限地延长电池运用寿命和上路时间。此外，BQ79606A-Q1电池监控器具有安全状态通讯功用，可协助系统规划人员满足轿车安全完整性等级D（ASIL-D）的要求。这是ISO26262路途车辆标准界说的最高功用安全政策。现在AFE方面，在电压检测，温度检测和通讯功用抵达轿车安全完整性等级ASIL-D。在通讯方面，AFE占据首要的功用，从之前的CAN大部分企业都逐步过渡到的菊花链的通讯办法，在菊花链的环系统结构，即便在一端通讯电缆断开的情况下,也能够经过反向通讯确保全部电池模组的通讯。

图3菊花链通讯办法

在规划方面中，无需外部齐纳二极管也可完成强壮的热插拔功用。现在电池系统需求优化低温下的充电/放电功用，并确保高温下电池保持在安全的作业区域内。为了应用恰当的热处理策略，有必要在电池/电池组水平上进行精确的电压和温度感测（BQ79606A-Q1）。这些或许需求在冷启动条件下进行预热，并在较高温度下进行冷却。

小结：这几年BMS的展开，首要仍是在AFE芯片的优化上，自身BMS本体的功用展开仍是比较有限的，跟着BMS和域操控器的迭代展开，这方面的特征会越来越显着。作为模仿芯片老迈，TI近些年不断推出相关的车规级产品和参考规划，比方上文提到的BQ79606A-Q1和根据该产品的可扩展的6s至96s锂电池监控演示器参考规划，并且还在不断研发新一代产品，加速这个领域的立异迭代进程。另外说个题外话，最近看到了许多TI针对于轿车市场的宣传活动，可见其对轿车领域的注重。