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解決新能源汽車?yán)锍探箲]，BMS系統(tǒng)電池監(jiān)測的大作用

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年05月20日 16:51

新能源汽車是未來的主要趨勢，但里程焦慮一直困擾著車主，而這種情況在冬季更為嚴(yán)重，電池續(xù)航持續(xù)打折，對電池電壓范圍影響的幅度可高達(dá)40%，里程焦慮更為嚴(yán)重。

為了解決障礙，車企和電池供應(yīng)商正絞盡腦汁，不斷增強(qiáng)電動車配置，而事實(shí)上，對于新能源汽車來說，BMS（電池管理系統(tǒng)）也影響著汽車的續(xù)航，這方面技術(shù)不容忽視。

TI（德州儀器）作為電源管理芯片的領(lǐng)頭者，近期推出全新的汽車電芯監(jiān)測器和電池包監(jiān)測器。這些監(jiān)測器提供更高精度的測量功能，可更大程度地增加電動汽車 (EV) 行駛時間并實(shí)現(xiàn)更安全的運(yùn)行。

實(shí)際上，BMS領(lǐng)域正面臨著新興趨勢的挑戰(zhàn)。

BMS系統(tǒng)正從傳統(tǒng)架構(gòu)走向現(xiàn)代架構(gòu)。據(jù)德州儀器電池管理系統(tǒng)事業(yè)部總經(jīng)理王世斌介紹，在傳統(tǒng)的電池接線盒中通常有很多引線、接線、接口連接到BMU（電池管理）單元，想要通過BMU單元對電池的高壓，包括電池盒內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行測量，就會需要很多的線束。

而智能接線盒方案，則可將電池包的高精度電流監(jiān)測系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)以及通信模塊的功能都集成到專門用于智能電池盒的芯片產(chǎn)品中，免去了繁雜的線束。

但隨著架構(gòu)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代架構(gòu)，行業(yè)也對其提出更高的要求：

需要達(dá)到更高的電芯監(jiān)測精度，從而推動磷酸鋰鐵等各類電池的廣泛應(yīng)用；采用智能電池接線盒 (BJB) 架構(gòu)，并最終趨向域控BMS架構(gòu)；位于CSU中的多個電池包監(jiān)測器均通過菊花鏈接口或者無線接口連接到電池控制單元 (BMU) ；通過診斷和報告來增加高壓器件的使用壽命；主800V架構(gòu)（提供可切換400/800V的選項(xiàng)）。

TI在整個電池包的系統(tǒng)層面，擁有全方位的整套系統(tǒng)方案，解決客戶所有的問題。

包括電芯監(jiān)測芯片及電池包的監(jiān)測芯片、預(yù)充驅(qū)動器、固態(tài)繼電器、隔離式電源、無線控制器和其他相關(guān)電芯電池方案。

整套方案則可以支持只有兩根線的菊花鏈通信，通過菊花鏈通信可以非常方便地將電芯里面的各種信息通過兩根線傳輸?shù)诫姵毓芾韱卧?，整個通信系統(tǒng)可以降低很多線束的數(shù)量，同時，TI支持通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)電池監(jiān)測的信息傳輸，有利于進(jìn)一步降低線束數(shù)量，給予終端用戶更多選擇。

即便BMS設(shè)計路上存在大量難點(diǎn)，但TI一直在深耕BMS領(lǐng)域。

首先是電池管理系統(tǒng)監(jiān)測，TI可以做到對400V和800V的電池系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和均衡。與此同時，TI非常關(guān)注電池監(jiān)測過程中各項(xiàng)參數(shù)的精確性，以此提高系統(tǒng)的安全性能。比如，當(dāng)精確監(jiān)測到電池中的電壓和電流參數(shù)時，就可為客戶提供高精度的電池電化學(xué)的阻抗跟蹤分析，從而準(zhǔn)確地獲得電池當(dāng)前的健康狀態(tài)和荷電狀態(tài)。

在安全標(biāo)準(zhǔn)上，TI的產(chǎn)品滿足合乎汽車要求的ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)。通過這個標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助客戶的工程師更方便的設(shè)計出完全符合汽車要求ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī)級產(chǎn)品。

在下圖這樣一個典型的架構(gòu)下，電池組中包含了非常多數(shù)量的電芯，比如400V系統(tǒng)超過100個電芯，800V系統(tǒng)很可能超過200個電芯，在這樣的電芯系統(tǒng)中，需要能夠高精度監(jiān)測每一個電芯電壓的產(chǎn)品，而關(guān)鍵則是左框中被行業(yè)稱為電芯監(jiān)測單元CSU。

王世斌強(qiáng)調(diào)，TI一直以來持續(xù)關(guān)注新能源汽車，不斷提供創(chuàng)新技術(shù)，希望能夠幫助新能源汽車制造商在更大程度上延長其行駛里程，這就需要更高的電池監(jiān)測精度。

而TI的底氣在于兩點(diǎn)：

在電源管理系統(tǒng)上，TI有著豐富的電源管理經(jīng)驗(yàn)，且在如何減小電源管理系統(tǒng)的體積和提高性能方面持續(xù)鉆研。在電池管理支持方面，TI通過優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以做到對不同電池架構(gòu)、電池數(shù)量（如12節(jié)電池、16節(jié)電池甚至最高18節(jié)電池）的相互兼容，這意味著大家在設(shè)計具體系統(tǒng)時，在一些軟硬件方面可以實(shí)現(xiàn)更好的共用，亦可提升設(shè)計的效率；對電池應(yīng)用來說，安全是重中之重，TI的產(chǎn)品通過提高電池測量精度，包括對溫度參數(shù)、精確電流參數(shù)測量精度的提高，優(yōu)化熱管理，以提升整個電池系統(tǒng)的安全性能。

高精度產(chǎn)品為行駛保駕護(hù)航

TI此次的新產(chǎn)品，就是電芯監(jiān)測單元CSU中的關(guān)鍵芯片，包括高精度電芯監(jiān)測器BQ79718-Q1和BQ79731-Q1電池包監(jiān)測器兩個型號產(chǎn)品。

BQ79718-Q1電芯監(jiān)測器主要是用于測量電壓，在接線盒里的BQ79731-Q1電池包監(jiān)測器主要是用于測量電流。

BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在測量電池電壓、電流和溫度方面提供了出色的準(zhǔn)確度和精度，可有效確定車輛的真實(shí)續(xù)航里程、延長電池包的整體壽命并提高其安全性。

BQ79718-Q1能夠?qū)崿F(xiàn)非常高精度的電壓測量，可以很好地預(yù)估電動汽車真實(shí)的續(xù)航里程。此外，它能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的精度，使得電池包充放電的可靠性和安全性非常高，在滿足ASIL要求的同時可以更好地降低對電動汽車剩余行駛里程的評估誤差。

BQ79718-Q1的異常檢測精度可達(dá)1mV的數(shù)量級，意味著這種產(chǎn)品可以適用于不同化學(xué)成份的電池，包括主流的磷酸鐵鋰等化學(xué)成份電池，使得電動汽車在里程計算方面可以達(dá)到更高的精度。

在電壓和電流的測量間，BQ79718-Q1還有很好的同步功能，同步時延只有128微秒的時間，使得能夠非常準(zhǔn)確地計算電動車當(dāng)前的參數(shù)，這些準(zhǔn)確的參數(shù)使得整個系統(tǒng)可以更好地評估汽車后續(xù)能夠行駛的里程數(shù)量。

舉個例子來說，假設(shè)一輛車剩余里程300公里，以目前主流的鎳鈷錳鋰電池電池方案和磷酸鐵鋰電池方案來看：

在鎳鈷錳鋰電池中，它的放電曲線相對比較陡一些，這種情況下，如果基于10mV精度的計算，可能會導(dǎo)致9.7公里左右的里程誤差，當(dāng)把OCV計算精度提升到1mV數(shù)量級時，換算到里程精度計算上，就可以達(dá)到僅僅只有0.8公里的里程誤差，假設(shè)把精度從10mV提升到1mV以后，在這種情況下，對剩余里程計算精度就可以提高8.9公里；對于磷酸鐵鋰電池來說，改進(jìn)的變化就非常大了，因?yàn)榱姿徼F鋰整個放電曲線電壓斜率比較小，所以，如果有10mV誤差的情況下，整個對應(yīng)的里程誤差就會達(dá)到125.5公里這樣一個數(shù)字，如果把電壓誤差值降到1mV，這時里程誤差就降到只有24.1公里了，把整個誤差縮小了101.4公里，意味著車輛計算剩余里程時的不確定性整整降低了101.4公里。

TI非常注重提高整車的安全等級，也就是車規(guī)要求的ASIL的精度。

BQ79718-Q1完全符合功能安全的要求，能夠很好的匯報功能安全具體的參數(shù)，這意味著它可以隨時把電池當(dāng)前可能的各種各樣與安全相關(guān)的，或其他一些具體的參數(shù)準(zhǔn)確地匯報到整個系統(tǒng)，使得用戶可以非常好地了解到電池當(dāng)前比較精確的健康狀態(tài)，來精確評估剩余的行駛里程。

BQ79731-Q1電池包監(jiān)測器可對智能電池包進(jìn)行非常高精度的電流參數(shù)的監(jiān)測，并滿足客戶對電壓、電流同步測量的需求。

電池包里的產(chǎn)品和現(xiàn)有的一些電芯監(jiān)測器產(chǎn)品可以配套使用，它們互相配合可滿足很高的電流電壓同步測量的要求，以達(dá)到預(yù)期的測量效果。因?yàn)楦〉耐窖訒r可以更準(zhǔn)確地評估電池包的荷電狀態(tài)并做到更精確的評估。

BQ79718-Q1和BQ79731-Q1會是一次完美的組合。憑借TI BMS的技術(shù)，可使整個電動汽車的未來路線獲得更好的提升，而在安全性上的建設(shè)，可使得車輛行駛更長的里程并提升電動汽車使用的效率和未來發(fā)展的普及率。

總結(jié)來說，相比上一代產(chǎn)品，TI此次的更新迭代主要在3個方面：首先，在電池電芯監(jiān)測上將精度提升至了1毫安的數(shù)量級，可對磷酸鐵鋰這樣的電池進(jìn)行高精度的監(jiān)測；其次，在功能安全方面，新品完全支持ASIL-D要求，如冗余設(shè)計，錯誤狀態(tài)報錯等能力都能滿足客戶在汽車功能安全相關(guān)的要求；最后，整個方案中電芯監(jiān)測產(chǎn)品與電池包監(jiān)測產(chǎn)品夠?qū)崿F(xiàn)高精度同步，在設(shè)計中準(zhǔn)確監(jiān)測數(shù)據(jù)，對電池狀態(tài)的評估也更加準(zhǔn)確，對于汽車剩余里程的計算都有非常大的幫助。

文/付斌

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