一. BMS技術(shù)介紹

新能源電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)主要由電池管理系統(tǒng)（BMS）, 充電機(jī)控制單元， 電動(dòng)機(jī)控制單元與整車控制單元等組成。

BMS系統(tǒng)構(gòu)成圖

其中BMS系統(tǒng)是電動(dòng)汽車中不可缺少的核心部分，它能夠?qū)π履茉措妱?dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和在線的監(jiān)測(cè)，從而采集電池系統(tǒng)的電壓，電流，溫度等感知參數(shù)。其次，BMS系統(tǒng)還能夠?qū)﹄姵氐倪\(yùn)行狀態(tài)與電池組的離散性進(jìn)行科學(xué)的控制。一旦電池組出現(xiàn)故障與潛在的隱患，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的發(fā)出報(bào)警信號(hào)，來(lái)提醒有關(guān)的人員采取措施來(lái)進(jìn)行處理。總體來(lái)說(shuō)BMS系統(tǒng)主要具有以下功能：

1.電池監(jiān)控（Cell Monitoring）

2.電池安全和保護(hù)（Battery Safety and Protection）

3.電池均衡（Cell Balancing）

4.健康狀態(tài)估算（SOH）

5.充電狀態(tài)估算（SOC）

6.充電控制（Charge Control）

7.熱管理（Thermal Management）

BMS的系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)

二. BMS芯片技術(shù)簡(jiǎn)述

由于汽車電子中有大量的控制模塊因此需要用到大量的MCU來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集與控制，因此車規(guī)級(jí)芯片的重要性就不言而喻了，為了保障電池的安全與穩(wěn)定，電池管理芯片已經(jīng)成為了新能源汽車，消費(fèi)電子，工業(yè)控制等領(lǐng)域內(nèi)極其重要的元器件。雖然目前市場(chǎng)上已經(jīng)涌現(xiàn)出來(lái)了非常多的非國(guó)產(chǎn)的電池管理芯片，但是能夠應(yīng)用與新能源汽車的動(dòng)力電池領(lǐng)域。BMS芯片任然依賴于進(jìn)口，能夠提供完整的車規(guī)級(jí)BMS級(jí)別芯片完整的解決方案供應(yīng)商主要有ADI, TI, ST, NXP, Renesas, Infineon等企業(yè)。 我國(guó)的BMS芯片和國(guó)外的差距主要體現(xiàn)在檢測(cè)精度，均衡算法以及最高能夠支持的電池節(jié)數(shù)等方面。

良好的BMS芯片對(duì)于安全駕駛起到了至關(guān)重要的作用。BMS芯片主要涉及到AFE, MCU, ADC, 數(shù)字隔離器等。其中AFE的模擬前端芯片(在BMS中專門指代電池采樣芯片)，來(lái)采集電芯電壓， 電流，溫濕度等一系列感知信息后通過(guò)ADC來(lái)轉(zhuǎn)化為數(shù)字值，同時(shí)還要支持電池的均衡功能，雖然說(shuō)芯片會(huì)集成被動(dòng)均衡的功能。BMS中的MCU芯片能夠起到處理AFE芯片采集信息并計(jì)算SOC,SOH等參數(shù)的作用， 數(shù)字隔離器主要在高低壓之間的數(shù)字通信，比如在BMS主控板上進(jìn)行高壓采樣并與MCU之間進(jìn)行SPI用心與采樣板AFE與MCU間的SPI通信。

BMS系統(tǒng)功能的組成框圖

ADC芯片

高精度的電池參數(shù)檢測(cè)是保障BMS芯片正常工作的基礎(chǔ)，電芯的電壓，電流，溫度等一系列感知參數(shù)都是模擬量，但是我們芯片能夠處理的絕大多數(shù)都是數(shù)字量，因此高精度的ADC就成為了BMS芯片中的關(guān)鍵模塊。ADC芯片的主要作用是將采集到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，生成能夠用數(shù)字來(lái)辯證的量。

模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量

ADC芯片主要看兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是采樣速率，一個(gè)時(shí)轉(zhuǎn)換精度，速率代表ADC可以轉(zhuǎn)換多大的帶寬的模擬信號(hào)，帶寬對(duì)應(yīng)的就是模擬信號(hào)頻譜中的最大頻率。精度就是衡量轉(zhuǎn)化出來(lái)的數(shù)字信號(hào)與原來(lái)模擬信號(hào)之間的差距。ADC的位數(shù)越多，精度就越高，速度就越慢.

MCU芯片

MCU芯片是BMS系統(tǒng)的核心部分，其主要的任務(wù)有：

1.用來(lái)處理AFE所采集的信息，并計(jì)算SOC,SOH等參數(shù)信息，并將這些信息傳送給上一級(jí)整車的控制器VCU

2.對(duì)電源管理芯片及其外部電路進(jìn)行控制，相對(duì)于消費(fèi)與工業(yè)級(jí)的MCU，車規(guī)級(jí)的行業(yè)壁壘更高。汽車MCU主要有8/16/32位三種，器主要應(yīng)用與車身控制，信息系統(tǒng)，引擎控制，安全系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)的32位MCU，例如預(yù)碰撞，自適應(yīng)巡航控制，駕駛輔助系統(tǒng)，電子穩(wěn)定程序等安全功能， 以及更為復(fù)雜的X-by-wire等功能， 應(yīng)用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與底盤機(jī)構(gòu)的16位MCU,例如引擎控制，齒輪與離合器控制，電子式渦輪系統(tǒng)方向盤，電子剎車等，應(yīng)用于車體與各個(gè)次級(jí)系統(tǒng)的8位MCU例如風(fēng)扇空調(diào)控制，雨刷，天窗，車窗圣劍，集線盒，座椅控制等功能。

數(shù)字隔離芯片

隔離器件是指將輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入，輸出兩端電氣隔離的一種安規(guī)期間，通常AC-DC或終稿電壓DC-DC電源轉(zhuǎn)換的電子電路，都需要進(jìn)行電氣隔離，電氣隔離主要是進(jìn)行安全隔離用來(lái)保障人員與設(shè)備的安全與功能隔離來(lái)提高電路的抗干擾能力，目前市場(chǎng)上最常用的隔離方式有： 光耦， 容耦， 磁耦等。

三種常見的隔離方式

審核編輯黃宇