一. BMS技術(shù)介紹

新能源電動汽車控制系統(tǒng)主要由電池管理系統(tǒng)（BMS）, 充電機控制單元， 電動機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)是電動汽車中不可缺少的核心部分，它能夠?qū)π履茉措妱悠囘M行實時的監(jiān)控和在線的監(jiān)測，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\行狀態(tài)與電池組的離散性進行科學(xué)的控制。一旦電池組出現(xiàn)故障與潛在的隱患，系統(tǒng)會自動的發(fā)出報警信號，來提醒有關(guān)的人員采取措施來進行處理。總體來說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（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)級架構(gòu)

二. BMS芯片技術(shù)簡述

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來對信號進行采集與控制，因此車規(guī)級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。雖然目前市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出來了非常多的非國產(chǎn)的電池管理芯片，但是能夠應(yīng)用與新能源汽車的動力電池領(lǐng)域。BMS芯片任然依賴于進口，能夠提供完整的車規(guī)級BMS級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)。 我國的BMS芯片和國外的差距主要體現(xiàn)在檢測精度，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)，來采集電芯電壓， 電流，溫濕度等一系列感知信息后通過ADC來轉(zhuǎn)化為數(shù)字值，同時還要支持電池的均衡功能，雖然說芯片會集成被動均衡的功能。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主控板上進行高壓采樣并與MCU之間進行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)字來辯證的量。

模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量

ADC芯片主要看兩個指標(biāo)，一個是采樣速率，一個時轉(zhuǎn)換精度，速率代表ADC可以轉(zhuǎn)換多大的帶寬的模擬信號，帶寬對應(yīng)的就是模擬信號頻譜中的最大頻率。精度就是衡量轉(zhuǎn)化出來的數(shù)字信號與原來模擬信號之間的差距。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.用來處理AFE所采集的信息，并計算SOC,SOH等參數(shù)信息，并將這些信息傳送給上一級整車的控制器VCU

2.對電源管理芯片及其外部電路進行控制，相對于消費與工業(yè)級的MCU，車規(guī)級的行業(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)用于動力傳動系統(tǒng)與底盤機構(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)用于車體與各個次級系統(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進行轉(zhuǎn)換并輸出，來實現(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，都需要進行電氣隔離，電氣隔離主要是進行安全隔離用來保障人員與設(shè)備的安全與功能隔離來提高電路的抗干擾能力，目前市場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