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

來(lái)源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年05月20日 16:51

新能源汽車是未來(lái)的主要趨勢(shì)，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(duì)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(dòng)車配置，而事實(shí)上，對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，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(cè)器和電池包監(jiān)測(cè)器。這些監(jiān)測(cè)器提供更高精度的測(cè)量功能，可更大程度地增加電動(dòng)汽車 (EV) 行駛時(shí)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(shì)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(guò)BMU單元對(duì)電池的高壓，包括電池盒內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，就會(huì)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(cè)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(duì)其提出更高的要求：

需要達(dá)到更高的電芯監(jiān)測(cè)精度，從而推動(dòng)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(gè)電池包監(jiān)測(cè)器均通過(guò)菊花鏈接口或者無(wú)線接口連接到電池控制單元 (BMU) ；通過(guò)診斷和報(bào)告來(lái)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(gè)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(wèn)題。

包括電芯監(jiān)測(cè)芯片及電池包的監(jiān)測(cè)芯片、預(yù)充驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)繼電器、隔離式電源、無(wú)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(guò)菊花鏈通信可以非常方便地將電芯里面的各種信息通過(guò)兩根線傳輸?shù)诫姵毓芾韱卧?，所以，整個(gè)通信系統(tǒng)可以降低很多線束的數(shù)量，同時(shí)，TI支持通過(guò)無(wú)線通信的方式實(shí)現(xiàn)電池監(jiān)測(cè)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(jì)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(cè)，TI可以做到對(duì)400V和800V的電池系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和均衡。與此同時(shí)，TI非常關(guān)注電池監(jiān)測(cè)過(guò)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(cè)到電池中的電壓和電流參數(shù)時(shí)，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(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以幫助客戶的工程師更方便的設(shè)計(jì)出完全符合汽車要求ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品。

在下圖這樣一個(gè)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(guò)100個(gè)電芯，800V系統(tǒng)很可能超過(guò)200個(gè)電芯，在這樣的電芯系統(tǒng)中，需要能夠高精度監(jiān)測(cè)每一個(gè)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(cè)單元CSU。

王世斌強(qiáng)調(diào)，TI一直以來(lái)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(zhǎng)其行駛里程，這就需要更高的電池監(jiān)測(cè)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(guò)優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以做到對(duì)不同電池架構(gòu)、電池?cái)?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(jì)具體系統(tǒng)時(shí)，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(jì)的效率；對(duì)電池應(yīng)用來(lái)說(shuō)，安全是重中之重，TI的產(chǎn)品通過(guò)提高電池測(cè)量精度，包括對(duì)溫度參數(shù)、精確電流參數(shù)測(cè)量精度的提高，優(yōu)化熱管理，以提升整個(gè)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(cè)單元CSU中的關(guān)鍵芯片，包括高精度電芯監(jiān)測(cè)器BQ79718-Q1和BQ79731-Q1電池包監(jiān)測(cè)器兩個(gè)型號(hào)產(chǎn)品。

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

BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在測(cè)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(zhǎng)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(cè)量，可以很好地預(yù)估電動(dòng)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(shí)可以更好地降低對(duì)電動(dòng)汽車剩余行駛里程的評(píng)估誤差。

BQ79718-Q1的異常檢測(cè)精度可達(dá)1mV的數(shù)量級(jí)，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(dòng)汽車在里程計(jì)算方面可以達(dá)到更高的精度。

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

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，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(lái)看：

在鎳鈷錳鋰電池中，它的放電曲線相對(duì)比較陡一些，這種情況下，如果基于10mV精度的計(jì)算，可能會(huì)導(dǎo)致9.7公里左右的里程誤差，當(dāng)把OCV計(jì)算精度提升到1mV數(shù)量級(jí)時(shí)，換算到里程精度計(jì)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(duì)剩余里程計(jì)算精度就可以提高8.9公里；對(duì)于磷酸鐵鋰電池來(lái)說(shuō)，改進(jìn)的變化就非常大了，因?yàn)榱姿徼F鋰整個(gè)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(gè)對(duì)應(yīng)的里程誤差就會(huì)達(dá)到125.5公里這樣一個(gè)數(shù)字，如果把電壓誤差值降到1mV，這時(shí)里程誤差就降到只有24.1公里了，把整個(gè)誤差縮小了101.4公里，意味著車輛計(jì)算剩余里程時(shí)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(jí)，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(bào)功能安全具體的參數(shù)，這意味著它可以隨時(shí)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(bào)到整個(gè)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(lái)精確評(píng)估剩余的行駛里程。

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

電池包里的產(chǎn)品和現(xiàn)有的一些電芯監(jiān)測(cè)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(cè)量的要求，以達(dá)到預(yù)期的測(cè)量效果。因?yàn)楦〉耐窖訒r(shí)可以更準(zhǔn)確地評(píng)估電池包的荷電狀態(tài)并做到更精確的評(píng)估。

BQ79718-Q1和BQ79731-Q1會(huì)是一次完美的組合。憑借TI BMS的技術(shù)，可使整個(gè)電動(dòng)汽車的未來(lái)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(zhǎng)的里程并提升電動(dòng)汽車使用的效率和未來(lái)發(fā)展的普及率。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，相比上一代產(chǎn)品，TI此次的更新迭代主要在3個(gè)方面：首先，在電池電芯監(jiān)測(cè)上將精度提升至了1毫安的數(shù)量級(jí)，可對(duì)磷酸鐵鋰這樣的電池進(jìn)行高精度的監(jiān)測(cè)；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(jì)，錯(cuò)誤狀態(tài)報(bào)錯(cuò)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(gè)方案中電芯監(jiān)測(cè)產(chǎn)品與電池包監(jiān)測(cè)產(chǎn)品夠?qū)崿F(xiàn)高精度同步，在設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)電池狀態(tài)的評(píng)估也更加準(zhǔn)確，對(duì)于汽車剩余里程的計(jì)算都有非常大的幫助。

文/付斌

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