Ti电池管理方案

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1、 在未来HEV PHEV电动汽车的重要角色 -电池管理 (上海皇华信息科技有限公司技术部) 随着油价飚涨、环保意识增强等因素影响，奠定了电动车是未来汽车业发展的趋势，电动车虽有了一定的历史，但由于不同的背景及技术专长，同样是电动车，在技术上却有很多的差别，接下来看下未来电动车的发展方向 实际电动车(EV，Electric Vehicles )可分为油电混合车(HEV，Hybrid Electric Vehicles )、插电式油电混合车(PHEV，Plug-in Hybrid Electric Vehicle)及纯电动车(BEV，Battery Electric Vehicles)等三大类。油

2、电混合车(HEV )HEV的运作原理主要是以电力驱动车辆，同时搭配汽油或柴油传统引擎。在车辆处于滑行或低速状态时(一般为40公里/小时以下)，车辆完全是以电力驱动，但在加速或爬坡的行驶状态时，车内电脑会自动启动传统引擎，提供额外动力以维持车辆续航力。 HEV成功的关键在于电池电压下降时，车内电脑会启动传统引擎，并且对电池进行充电。而且刹车时，马达也会自动将摩擦的热能转换成电力储存在电池中，虽然无法达到零排放的要求，但车主完全不需烦恼充电问题，油耗表现相对于传统汽车又好上许多，而需要高速效能时，车主也可手动切换至传统引擎，实用性完全不输传统汽车。 HEV主要是以北美、西欧、日本三大市场为重心。主

3、力厂商为丰田及本田(Honda)，其他还有北美三大车厂、日产(Nissan)、法国标致(Peugeot)、中国大陆比亚迪等。插电式油电混合车(PHEV) PHEV的运作原理与HEV相同，但所配备的电池容量更大，因此光靠电池可以行驶更远的距离，不但可以节省更多燃油，温室气体排放量也更低。至于电池的电力回充方式，除了以引擎进行充电之外，也可以家用的外接电源充电，已被视为取代HEV的下一代油电混合车。 目前PHEV的续航力约在20至60英里(32.2至96.6公里)，乘载的马达约为50至80千瓦，使用的电池容量则视车辆续航力而定，约为6至20千瓦小时不等。 根据通用汽车公布的资料，旗下PHEV车款中

4、的Chevy Volt，每公升汽油可行驶约21公里，与2007年美国轿车平均值相比，每公升汽油可行驶的距离，足足增加了64%(依照CAFE计算的平均值为每公升12.8公里) 油电混合车主要以北美、西欧、日本三大市场为重心。目前，主力厂商为丰田、本田、日产、标致、比亚迪等。纯电动车(BEV) 纯电动汽车(Blade Electric Vehicles ,简称BEV)，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。 BEV的起步最晚，而且与一样要面对锂电池成本过高的问题。且由于北美市场已经HEV是的天下，未来也可能是由PHEV接手，因此BEV未来的发展重点，应

5、该会是以中国大陆、印度或欧洲市场为主。电池管理系统的重要性就混合动力汽车 (HEV) 和电动汽车 (EV) 而言，使用锂离子电池，可在功率、能量密度、效率和环境影响之间取得最佳平衡。但同时，锂离子电池也是易损坏和危险的，而汽车环境又相当棘手、难以应付。混合动力汽车和电动汽车的电子产品面临的挑战是，弥补要求苛刻的汽车环境和电池敏感性之间的差距。汽车环境的苛刻和电池的敏感堪称地狱中的绝配。考虑到汽车对能量、功率和环境的要求，安全、可靠地使用大型锂离子电池组绝对不是一个简单的任务。锂离子电池以满充电状态或满放电状态工作时，容量会降低。考虑到循环往复的充电、组与组之间的差别和不同的环境条件，每节电池的

6、容量都会随着时间推移而降低并产生偏离。因此，电池组要实现 15 年、5000 个充电周期的目标，每节电池都必须保持在有限的工作范围内工作。通过控制每节锂离子电池的充电状态 (SOC)，可以最大限度地提高电池组的容量，同时最大限度地减轻容量的降低。确保高效率、安全地使用汽车电池组，是电池管理系统 (BMS) 的责任。电池管理系统的任务是，仔细跟踪和控制每节电池的充电状态。电池管理系统的测量准确度至关重要，因为它决定了每节电池能多么靠近其可靠充电状态范围的边缘工作。最大限度地提高可用容量的能力决定了所需的电池数量，而电池数量对成本和重量有很大的影响，随之而来对电池管理和充电系统要求越来越高，半导体

7、公司正在推进预期能够满足这些要求的产品开发进程 显而易见，电动车產业正朝向提升安全性及行驶里程两大方向发展，其中，鋰电池组不仅是电动车的心脏，更是牵动技术进展的核心。随著厂商陆续投注研发动能，电动车上路安全与性能表现距离市场可接受程度已大幅拉近，BMS电池管理系统更是整个產业能否顺利步上轨道的指标；一旦2013年，BMS大量导入车体设计，即能促使消费者对电动车敞开心房。下面具体以TI汽车电池管理为例介绍德州仪器(TI)将率先发表主动平衡电池管理系统(BMS)晶片，抢攻电动车(EV)市。為求电动车续航力能媲美传统汽油车，做为动力心脏的鋰电池模组串联数量剧增，并加诸BMS监控晶片负担，导致旧有被动

8、平衡解决方案面临汰旧换新的潮流，2012年起，BMS供应商為争食市场大饼，导入主动平衡功能已蔚然成风； 观察业界在主动平衡方面仍处於研发阶段，且產品推出时程尚不明朗，德州仪器的主动平衡BMS技术进展领先业界，且产品成熟度及稳定度亦能契合模组厂、系统厂要求，将有助于早开发符合插电式混合动力车(PHEV)及纯电动车(BEV)鋰电池组的BMS解决方案。 电池管理IC（bq76PL536）的汽车电池管理系统2010年上半年，德州仪器电量监测元件bq76PL536已量產，并在下半年获得中国大陆电动公车採用， bq76PL536可针对过压、欠压以及过热等情况提供全面的二级保护。一旦超出安全閾值后，该元件会

9、从独立於一般通讯以外的通道输出故障与警报通知。不须另外配置或增添保护功能的外部元件。其主要特性与优势包括bq76PL536A-Q1 是一款可堆栈 3 至 6 节串联锂离子电池组保护器与模拟前端 (AFE)，其高度整合了高精度模数转换器 (ADC)；独立电池电压及温度保护功能；电池平衡技术以及为用户电路供电的高精度 5V 稳压器。 bq76PL536A-Q1 集成了电压转换与高精度模数转换器系统，能够高度精确、快速地测量电池单元电压。 bq76PL536A-Q1 可针对过压、欠压及过温情况提供全面保护（二级保护功能）。 超过安全阈值时，bq76PL536A-Q1 可设置故障输出。 无需外部组件便

10、可配置或启用保护特性。电池电压及温度保护功能无需 ADC 系统干预。 可编程保护阈值与检测延迟时间存储在故障检测更正 (ECC) OTP EPROM 中，可为电池管理系统实现更高的灵活性与可靠性。 bq76PL536A-Q1 旨在协助主机控制器工作，最大限度地提高电池管理系统的功能性。 不过，该保护功能不需要主机控制器。 bq76PL536A-Q1 可垂直堆栈，无需在 IC 之间添加隔离组件，便可监控多达 192 个电池单元。 高速串行外设接口 (SPI) 总线可在每个 bq76PL536A-Q1 之间运行，从而可通过高电压电池单元堆栈实现可靠的通信。BQ76PL536A-Q1 主要特性 /

11、文档可自由编辑打印l 3 至 6 节串联电池支持，支持所有化学成分l 支持热插拔l 针对数据通信的高速 SPIl 可堆栈垂直接口l IC 之间无需隔离组件l 符合汽车应用要求l 温度范围： 40C 至 105l 高精度模数转换器 (ADC)：n 1 mV 典型误差精度n 14 位分辨率和 6 s 转换时间n 9 组 ADC 输入（6 组电池电压、1 组 6 体 砖型 电压及2 组温度输入）和1 组通用输入n 支持同步测量的专用引脚 l ECC-OTP 寄存器中存储的配置数据l 内置比较器（二级保护器）支持： n 过压及欠压保护n 过温保护n 可编程阈值和延迟时间n 专用 故障 信号l 支持安全

12、超时功能的电池平衡控制输出 n 通过外部组件设定平衡电流l 电源电压范围：6 V 至 30 V（连续），乃至 36 V（峰值）l 低功耗： n 12 A 典型休眠电流与 45 A 空闲电流l 5 V、3 mA 集成型高精度 LDOl 应用 n 电动汽车与油电混合动力汽车n 不间断电源系统 (UPS)n 电动自行车和电动摩托车n 大型电池系统以bq7xPLxxx 器件系列的TI智能电池管理集成电路方案介绍TI 通过改进嵌入式处理和模拟实现智能能源。技术创新仍然是开发清洁、低成本、可再生能源新来源以及更有效地支持我们生活各个方面的关键所在。TI 推出全新智能电池管理集成电路，该产品可提高多节锂离子

13、电池组的测量与保护功能。TI 数字功率控制器和多节电池器件的 HEV 多节电池组的方框图 (SBD)设计该方案需要注意事项插入式混合电动车 (PHEV) 和电池电动车 (BEV) 是两项快速兴起的技术，都使用功能强大的电机作为动力来源。为了给这些电机供电，在车辆中安装了由数百节电池（总计 300-400V）组成的大型电池组。由于电池的电量有限，PHEV 和 BEV 必须定期再充电而这通常通过连接到电网来进行。这些车辆的充电系统包含从 AC 线生成 DC 电压的 AC/DC 整流器，以及紧接着的负责产生电池组所需的直流电压的 DC/DC 转换器。另外，高级充电系统还可能使用 PLC 调制解调器与

14、电网通信，以便根据电网条件调节充电。在操作和充电过程中还必须仔细监控电池组，以便最大程度地提高能源使用率并延长电池使用寿命。高性能模拟部件还可提供重要系统的功能和特性，例如传感器反馈、隔离、芯片电源和通信收发器。bq7xPLxxx 器件系列专为多节电池组而设计。它们可以处理电源工具和电迁移率等较高功率应用中的电压和电流。电池组中串联的电池越多，影响电池组的状况和能源供应的充电状态、阻抗和电容的差异也就越大。bq7xPLxxx 器件包括使电池回到平衡状态的电路。这样可延长电池组的使用寿命并有助于为应用提供尽可能多的能源。每个 bq7xPLxxx 器件均可防止电池过充、过放电、过温和高电压的情况，

15、从而保证电池组和系统的安全。事实上，PHEV及BEV均对BMS的要求更上层楼，激励BMS晶片商相继投入开发主动平衡解决方案，从而监控数以千计的鋰电池芯状态；并能以极短的电流导通循环时间，达成各个电池芯之间的电量平衡，让电动车能同时兼具续航力与安全性。不只德州仪器锁定主动平衡方案，业界竞争对手也陆续跨入此一技术领域，推测往后BMS方案将呈现百家争鸣的局面，如何掌握车种设计，从而打入车厂Tier 1供应链将是决胜关键。 与此同时，德州仪器亦已勾勒下一代產品蓝图，包括更先进的bq76PL606及EM1455系列BMS晶片，均将於20122013年导入量產，提供Tier 1厂更客製化的选择；如bq76PL606将瞄準六通道可堆叠印刷电路版(PCB)设计方案，而EM1455则增加到十六通道支援，并将所有电流监测/管理IC整合成一颗系统单晶片(SoC)，从而缩减客户的零组件成本。 本文献参考 getprobycate-PMIC%20-%20电池管理-28e64bcb1330434c9fbb2c0549fc1d57.html