電子發(fā)燒友網報道（文/李誠）目前國內碳中和已被提上日程，全球已經有超過120個國家提出了碳中和的目標。碳中和的提出為電動汽車市場提供了一個新的發(fā)展契機。電動汽車市場大熱，據Canalys預測，2021年第一、第二季度全球電動汽車（EV）銷量為260萬輛，同比增長160%。

在電動汽車中電池為主要核心部分，電池的性能直接決定了充電的速度、車輛續(xù)航問題和安全性的問題。為了解決這些問題，提高電池效率和延長電池使用壽命，車企在電動汽車中加入了BMS技術，對電池數據實時監(jiān)控。

BMS在電動汽車中起到什么作用及實現形式

BMS系統子在電動汽車中主要起到對電池充、放電的管理作用。BMS系統可進行電池狀態(tài)分析、電量管理、電池信息管理、電池狀態(tài)監(jiān)測、電池保護。通過系統性地管理，電池可避免電池過充、過放、溫度過高等情況出現，提高電池性能和使用壽命。
BMS系統主要以集中式和分布式兩種形式實現。集中式BMS是通過一條總線的形式對電池組數據進行采集監(jiān)控，集中式BMS分為高壓區(qū)和低壓區(qū)，高壓區(qū)對單體電池數據采集，低壓區(qū)主要是集成了供電、通信等線路。集中式BMS系統具有低成本、拓撲簡單等特性，一般用于低電壓、小容量的電池中，如機器人、小型兩輪電動車等。

分布式BMS是進行模塊化、分級式管理的。每組電池都會與LECU匹配，并對電池單體進行電壓、溫度等數據采集，判斷電池的狀態(tài)。高壓區(qū)負責監(jiān)測電池總壓、母線總壓、絕緣電阻的狀態(tài)。LECU和高壓區(qū)采集到的數據經分析后進入BMU匯總傳入BSE。最終由BSE作出判斷。

風口之下免不了競爭，電動汽車發(fā)展勢頭迅猛，多家芯片廠商相繼推出BMS芯片，為車企提供更多的選擇。

TI高精度電池監(jiān)控、平衡、保護器

汽車電氣化呈不可逆轉之勢快速發(fā)展，BMS系統成為首要核心問題。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，能自主進行暫停和啟動操作。該芯片工作電壓為12V，可在128μS內迅速為14塊電池進行高精度地電壓監(jiān)測。BQ79614-Q1芯片內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。

ST 14S 高精度、快速速電池監(jiān)控保護芯片

意法半導體（STMicroelectronics，簡稱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，推出了高性能、高能效的32位車規(guī)級MC，高精度、低能耗的VIPower智能開關，多路、高精度的BMS IC和各類保護器件。ST在汽車電子領域可提供全方位的應用產品、技術支持和解決方案。
L9963是一款由ST推出的汽車BMS IC，該芯片具有高精度和高測量速度的特性，其精度誤差僅為±2mV，4 ms內可完成96個單元的數據讀取，贏得業(yè)界內高度認可。在BMS中最值得關注的是IC的精度和測量速度，高精度能夠更精確地讀取各單元的狀態(tài)，高測量速度解決的主要是時效問題，提高檢測精度，實時反應電池狀態(tài)。

L9963可在48V或更高電壓的電網中應用，可監(jiān)控4~14個串聯電池單元及7個外部NTC。通過SPI和隔離接口進行數據傳輸，另一方面可通過菊花鏈方式對1~31個設備進行連接，整個數據轉換延遲小于4微秒。L9963菊花鏈的通信串行總線帶寬為2.66Mbps，極大地降低了數據采樣延遲的問題，其中通過菊花鏈與31個L9963連接，在16毫秒內可完成434個單元的數據讀取工作。該芯片還集成了9 GPIO外部通信接口，實現與外部通信并進行外部監(jiān)測。冗余的電路功能是這款芯片的特色，也是對行車安全的一種保護。L9963冗余功能可對內部的ADC進行交叉檢測，當其中一個ADC發(fā)生故障時，與其最近的ADC將直接接管發(fā)生故障的ADC避免行車事故的發(fā)生。

ST在L9963的基礎上還推出了搭配SPC58 Chorus MCU使用的三款評估板，實現評估板更接近于最終研究產品，加快開發(fā)人員的研究進度。

ADI 12路電池監(jiān)視器

據ADI官網顯示，早在2008年就推出了第一款集成式高壓電池堆棧監(jiān)控器，至今已經迭代更新到第四代，第五代產品還在研發(fā)階段。

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，實現多通道通信的功能，監(jiān)測電池狀態(tài)，并根據電池當前狀態(tài)進行暫停和啟動操作，該芯片采用隔離式電源供電。

總結

在汽車中BMS系統就相當于車輛與動能管理系統連接的橋梁，BMS IC性能對電動汽車的安全性、電池使用壽命、行駛里程都有影響。采樣精度更高、速度更快的BMS系統才能將電池利用率最大化，提高穩(wěn)定性和可靠性。