近年來，新能源汽車滲透率不斷提升，不管是從各大車企的披露，還是從各大研究機構(gòu)的預(yù)測，新能源汽車的銷售量還將持續(xù)攀升。筆者昨天在大廣高速上行駛1200公里，駕駛的就是車企標(biāo)稱600公里續(xù)航的新能源汽車，一路也遇到了不少新能源汽車。新能源汽車滲透率的提升有目共睹，但要達到普及的程度，還需要進一步加大大眾對新能源汽車的信心。
這些信心不外乎三方面：續(xù)航里程、安全性和性價比。畢竟筆者為數(shù)不多的長途旅行經(jīng)歷后，都會得到大量相同的疑問“充電方便嗎？”“要充幾次？’”“冬天掉電很快吧？”“安不安全呢？”
就說這次的1200公里吧？春運期間，遇到首次疫情防控放開，買不到票的情況下才有了這次旅程，所以天氣冷、里程長、速度快這樣對電動汽車不太友好的條件都具備了。實際的情況是，路上3次滿充（快充，耗時約一個小時），加上出發(fā)前一次滿充（慢充），行駛完約1300公里（高速1200公里），還剩標(biāo)示200多公里電量，比日常行駛里程折扣稍微大了一些，不過充電沒有等位，全程駕駛體驗還是比較好的。但為了緩解我的剩余里程焦慮，每次充電都會在標(biāo)稱剩余里程低于100公里前解決，就擔(dān)心電量不足時顯示的里程不準(zhǔn)。
你看，還是焦慮了！
先進的電池管理系統(tǒng) (BMS) 有助于克服阻止電動汽車廣泛普及的關(guān)鍵障礙。“新能源汽車制造商要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。”德州儀器電池管理系統(tǒng)事業(yè)部總經(jīng)理王世斌表示。
作為一家在電源管理系統(tǒng)上有著豐富經(jīng)驗的企業(yè)，TI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)化拓撲結(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，這意味著在設(shè)計具體系統(tǒng)時，在一些軟硬件方面可以實現(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。
王世斌一直致力于帶領(lǐng)團隊解決BMS中各種各樣正面臨的挑戰(zhàn)：
一是電池管理系統(tǒng)監(jiān)測，TI可以做到對400V和800V的電池系統(tǒng)進行監(jiān)測和均衡。
二是關(guān)注電池監(jiān)測過程中各項參數(shù)的精確性，以提高系統(tǒng)的安全性能。通過精確監(jiān)測到電池中的電壓和電流參數(shù)，可以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)。
三是安全標(biāo)準(zhǔn)，滿足合乎汽車要求的ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助工程師更方便地設(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。
四是擁有廣泛的產(chǎn)品組合和系統(tǒng)專業(yè)知識，可以節(jié)省研發(fā)資源并很方便地將設(shè)計擴展到新平臺。
現(xiàn)代 BMS 架構(gòu)（圖源：TI公司）
王世斌介紹了BMS 領(lǐng)域的新興趨勢。現(xiàn)代 BMS 架構(gòu)中，左上框是為電芯監(jiān)測單元（CSU）。電池組中包含很多電芯（400V系統(tǒng)超過100個電芯，800V系統(tǒng)很可能超過200個電芯），需要能夠高精度監(jiān)測每一個電芯電壓的產(chǎn)品。右上框為電池接線盒（BJB）。傳統(tǒng)的電池接線盒中通常有很多引線、接線、接口連接到電池管理單元（BMU），想要通過BMU單元對電池的高壓、電池盒內(nèi)部的參數(shù)進行測量，就需要很多線束。智能接線盒的方案則可以把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。
“在接線盒和CSU之間，傳統(tǒng)架構(gòu)會有很多連線傳輸電池采集的信息，TI的整套方案可以支持只有兩根線的菊花鏈通信，通過菊花鏈通信就可以非常方便地把電芯里面的各種信息通過兩根線傳輸?shù)诫姵毓芾韱卧梢越档秃芏嗑€束的數(shù)量。同時，TI支持通過無線通信的方式來實現(xiàn)電池監(jiān)測的信息傳輸，有利于進一步降低線束數(shù)量，給予終端用戶更多選擇。”王世斌說道。
在整個電池包系統(tǒng)方面，TI有包括預(yù)充驅(qū)動器、固態(tài)繼電器、隔離式電源、無線控制器等在內(nèi)的整套系統(tǒng)方案。近日，TI更是帶來了豐富的 BMS 系列中的全新產(chǎn)品——電芯監(jiān)測芯片BQ79718-Q1 以及電池包監(jiān)測芯片BQ79731-Q1。
BQ79718-Q1時一款高精度電芯監(jiān)測芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的電壓測量，進而更準(zhǔn)確地預(yù)估電動汽車真實續(xù)航里程。同時，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的精度，這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的異常檢測精度可以高達1mV的數(shù)量級，因此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，這使得電動汽車在里程計算方面可以達到更高的精度。
BQ79718-Q1完全符合功能安全的要求，可以隨時把電池當(dāng)前可能的各種各樣的跟安全相關(guān)的，或者其他具體的參數(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)前精確的健康狀態(tài)，來精確評估剩余的行駛里程。
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)測器則主要是用于測量電流。在電壓和電流的測量間有一個同步功能，同步的時延僅128μs，能夠非常準(zhǔn)確地計算電動車當(dāng)前的參數(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)。
精度影響著電動汽車續(xù)航里程（圖源：TI公司）
以一個典型的車輛狀態(tài)為例，假設(shè)剩余里程300公里，對于主流的鎳鈷錳鋰電池的方案，它的放電曲線相對較陡，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，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到僅僅0.8公里的里程誤差。通過技術(shù)的提升，把精度從10mV提升到1mV后，對剩余里程計算精度可以提高8.9公里；對于比亞迪等車企主打的磷酸鐵鋰電池，這一改進帶來的變化就更大，由于磷酸鐵鋰放電曲線電壓斜率較小，有10mV誤差的情況下，整個對應(yīng)的里程誤差就會達到125.5公里，如果把電壓誤差值降到1mV，則里程誤差就降到24.1公里，意味著車輛計算剩余里程時的不確定性降低了101.4公里。
此外，BQ79718-Q1 電芯監(jiān)測器可提供符合汽車安全完整性等級 (ASIL) 要求的更出色的測量精度（主要路徑、冗余路徑和殘余誤差查找），超越了市面上絕大多數(shù)的其他電芯監(jiān)測產(chǎn)品，使得汽車電池包能夠更安全地進行充電和放電。
BQ79718-Q1 電芯監(jiān)測器和 BQ79731-Q1 電池包監(jiān)測器均屬于 TI 的高精度電池監(jiān)控器和均衡器產(chǎn)品系列。此外，該系列還包括 BQ79600-Q1 SPI/UART 通信橋接器件，可使用單獨的通信協(xié)議實現(xiàn)快速穩(wěn)定的菊花鏈通信。
應(yīng)對 BMS 新趨勢的 TI 技術(shù)（圖源：TI公司）
BQ79718-Q1 電芯監(jiān)測器和 BQ79731-Q1電池包監(jiān)測器 進一步豐富了TI 的BMS 系列產(chǎn)品。TI 的BMS 系列產(chǎn)品還包括用于無線 BMS 的 CC2662R-Q1 無線微控制器 (MCU)、TPSI3050-Q1 隔離式開關(guān)驅(qū)動器和 TPSI2140-Q1 隔離式開關(guān)器件。TI 還提供 BMS 設(shè)計套件，其中包括參考板、仿真器和汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜器件驅(qū)動器。
憑借TI BMS的技術(shù)，可以使得整個電動汽車的未來路線獲得更好的提升，延長車輛行駛里程，并提升電動汽車使用的效率和未來發(fā)展的普及率。