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在未来HEVPHEV电动汽车的重要角色-电池管理(上海皇华信息科技有限公司技术部)随着油价飚涨、环保意识增强等因素影响，奠定了电动车是未来汽车业发展的趋势，电动车虽有了一定的历史，但由于不同的背景及技术专长，同样是电动车，在技术上却有很多的差别，接下来看下未来电动车的发展方向实际电动车(EV，ElectricVehicles)可分为油电混合车(HEV，HybridElectricVehicles)、插电式油电混合车(PHEV，Plug-inHybridElectricVehicle)及纯电动车(BEV，BatteryElectricVehicles)等三大类。油电混合车(HEV)HEV的运作原理主要是以电力驱动车辆，同时搭配汽油或柴油传统引擎。在车辆处于滑行或低速状态时(一般为40公里/小时以下)，车辆完全是以电力驱动，但在加速或爬坡的行驶状态时，车内电脑会自动启动传统引擎，提供额外动力以维持车辆续航力。HEV成功的关键在于电池电压下降时，车内电脑会启动传统引擎，并且对电池进行充电。而且刹车时，马达也会自动将摩擦的热能转换成电力储存在电池中，虽然无法达到「零排放」的要求，但车主完全不需烦恼充电问题，油耗表现相对于传统汽车又好上许多，而需要高速效能时，车主也可手动切换至传统引擎，实用性完全不输传统汽车。HEV主要是以北美、西欧、日本三大市场为重心。主力厂商为丰田及本田(Honda)，其他还有北美三大车厂、日产(Nissan)、法国标致(Peugeot)、中国大陆比亚迪等。插电式油电混合车(PHEV)PHEV的运作原理与HEV相同，但所配备的电池容量更大，因此光靠电池可以行驶更远的距离，不但可以节省更多燃油，温室气体排放量也更低。至于电池的电力回充方式，除了以引擎进行充电之外，也可以家用的外接电源充电，已被视为取代HEV的下一代油电混合车。目前PHEV的续航力约在20至60英里(32.2至96.6公里)，乘载的马达约为50至80千瓦，使用的电池容量则视车辆续航力而定，约为6至20千瓦小时不等。根据通用汽车公布的资料，旗下PHEV车款中的ChevyVolt，每公升汽油可行驶约21公里，与2007年美国轿车平均值相比，每公升汽油可行驶的距离，足足增加了64%(依照CAFE计算的平均值为每公升12.8公里)▲油电混合车主要以北美、西欧、日本三大市场为重心。目前，主力厂商为丰田、本田、日产、标致、比亚迪等。纯电动车(BEV)纯电动汽车(BladeElectricVehicles,简称BEV)，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。BEV的起步最晚，而且与一样要面对锂电池成本过高的问题。且由于北美市场已经HEV是的天下，未来也可能是由PHEV接手，因此BEV未来的发展重点，应该会是以中国大陆、印度或欧洲市场为主。电池管理系统的重要性就混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)而言，使用锂离子电池，可在功率、能量密度、效率和环境影响之间取得最佳平衡。但同时，锂离子电池也是易损坏和危险的，而汽车环境又相当棘手、难以应付。混合动力汽车和电动汽车的电子产品面临的挑战是，弥补要求苛刻的汽车环境和电池敏感性之间的差距。汽车环境的苛刻和电池的敏感堪称地狱中的绝配。考虑到汽车对能量、功率和环境的要求，安全、可靠地使用大型锂离子电池组绝对不是一个简单的任务。锂离子电池以满充电状态或满放电状态工作时，容量会降低。考虑到循环往复的充电、组与组之间的差别和不同的环境条件，每节电池的容量都会随着时间推移而降低并产生偏离。因此，电池组要实现15年、5000个充电周期的目标，每节电池都必须保持在有限的工作范围内工作。通过控制每节锂离子电池的充电状态(SOC)，可以最大限度地提高电池组的容量，同时最大限度地减轻容量的降低。确保高效率、安全地使用汽车电池组，是电池管理系统(BMS)的责任。电池管理系统的任务是，仔细跟踪和控制每节电池的充电状态。电池管理系统的测量准确度至关重要，因为它决定了每节电池能多么靠近其可靠充电状态范围的边缘工作。最大限度地提高可用容量的能力决定了所需的电池数量，而电池数量对成本和重量有很大的影响，随之而来对电池管理和充电系统要求越来越高，半导体公司正在推进预期能够满足这些要求的产品开发进程显而易见，电动车產业正朝向提升安全性及行驶里程两大方向发展，其中，鋰电池组不仅是电动车的心脏，更是牵动技术进展的核心。随著厂商陆续投注研发动能，电动车上路安全与性能表现距离市场可接受程度已大幅拉近，BMS电池管理系统更是整个產业能否顺利步上轨道的指标；一旦2013年，BMS大量导入车体设计，即能促使消费者对电动车敞开心房。下面具体以TI汽车电池管理为例介绍德州仪器(TI)将率先发表主动平衡电池管理系统(BMS)晶片，抢攻电动车(EV)市。為求电动车续航力能媲美传统汽油车，做为动力心脏的鋰电池模组串联数量剧增，并加诸BMS监控晶片负担，导致旧有被动平衡解决方案面临汰旧换新的潮流，2012年起，BMS供应商為争食市场大饼，导入主动平衡功能已蔚然成风；观察业界在主动平衡方面仍处於研发阶段，且產品推出时程尚不明朗，德州仪器的主动平衡BMS技术进展领先业界，且产品成熟度及稳定度亦能契合模组厂、系统厂要求，将有助于早开发符合插电式混合动力车(PHEV)及纯电动车(BEV)鋰电池组的BMS解决方案。电池管理IC（bq76PL536）的汽车电池管理系统2010年上半年，德州仪器电量监测元件bq76PL536已量產，并在下半年获得中国大陆电动公车採用，bq76PL536是一款可堆叠式3至6节串联电芯锂离子电池组保护器及模拟前端(AFE)，它内置一个高精度模数转换器(ADC)、独立的电池电压和温度保护功能电路、电池电量平衡电路以及一个给用户电路供电的精准5V低压降稳压器(LDO)。bq76PL536提供了针对过压、欠压和过热状况的全面保护（二级保护）。当超过安全阈值时，bq76PL536将设定FAULT输出。配置或启用保护功能无需借助外部组件。电池电压和温度保护功能与ADC无关。bq76PL536拟与一个TMS320F280200等系列主机控制器配合使用，旨在最大限度地提高电池管理系统的功能性。不过，保护功能并不需要主机控制器。bq76PL536可通过垂直堆叠来监测多达192个电芯。而无需在ic之间布设额外的隔离组件其主要特性与优势包括bq76PL536A-Q1集成了电压转换与高精度模数转换器系统，能够高度精确、快速地测量电池单元电压。bq76PL536A-Q1可针对过压、欠压及过温情况提供全面保护（二级保护功能）。超过安全阈值时，bq76PL536A-Q1可设置故障输出。无需外部组件便可配置或启用保护特性。电池电压及温度保护功能无需ADC系统干预。可编程保护阈值与检测延迟时间存储在故障检测／更正(ECC)OTPEPROM中，可为电池管理系统实现更高的灵活性与可靠性。bq76PL536A-Q1旨在协助主机控制器工作，最大限度地提高电池管理系统的功能性。不过，该保护功能不需要主机控制器。bq76PL536A-Q1可垂直堆栈，无需在IC之间添加隔离组件，便可监控多达192个电池单元。高速串行外设接口(SPI)总线可在每个bq76PL536A-Q1之间运行，从而可通过高电压电池单元堆栈实现可靠的通信。BQ76PL536A-Q1主要特性3至6节串联电池支持，支持所有化学成分支持热插拔针对数据通信的高速SPI可堆栈垂直接口IC之间无需隔离组件符合汽车应用要求温度范围：–40°C至105°高精度模数转换器(ADC)：±1mV典型误差精度14位分辨率和6µs转换时间9组ADC输入（6组电池电压、1组6体砖型电压及2组温度输入）和1组通用输入支持同步测量的专用引脚ECC-OTP寄存器中存储的配置数据内置比较器（二级保护器）支持：过压及欠压保护过温保护可编程阈值和延迟时间专用故障信号支持安全超时功能的电池平衡控制输出通过外部组件设定平衡电流电源电压范围：6V至30V（连续），乃至36V（峰值）低功耗：12µA典型休眠电流与45µA空闲电流5V、3mA集成型高精度LDO应用电动汽车与油电混合动力汽车不间断电源系统(UPS)电动自行车和电动摩托车大型电池系统以bq7xPLxxx器件系列的TI智能电池管理集成电路方案介绍TI通过改进嵌入式处理和模拟实现智能能源。技术创新仍然是开发清洁、低成本、可再生能源新来源以及更有效地支持我们生活各个方面的关键所在。TI推出全新智能电池管理集成电路，该产品可提高多节锂离子电池组的测量与保护功能。TI数字功率控制器和多节电池器件的HEV多节电池组的方框图(SBD)设计该方案需要注意事项插入式混合电动车(PHEV)和电池电动车(BEV)是两项快速兴起的技术，都使用功能强大的电机作为动力来源。为了给这些电机供电，在车辆中安装了由数百节电池（总计300-400V）组成的大型电池组。由于电池的电量有限，PHEV和BEV必须定期再充电而这通常通过连接到电网来进行。这些车辆的充电系统包含从AC线生成DC电压的AC/DC整流器，以及紧接着的负责产生电池组所需的直流电压的DC/DC转换器。另外，高级充电系统还可能使用PLC调制解调器与电网通信，以便根据电网条件调节充电。在操作和充电过程中还必须仔细监控电池组，以便最大程度地提高能源使用率并延长电池使用寿命。高性能模拟部件还可提供重要系统的功能和特性，例如传感器反馈、隔离、芯片电源和通信收发器。bq7xPLxxx器件系列专为多节电池组而设计，该系列主要有BQ77PL157BQ77PL900BQ77PL910BQ78PL114等，它们可以处理电源工具和电迁移率等较高功率应用中的电压和电流。电池组中串联的电池越多，影响电池组的状况和能源供应的充电状态、阻抗和电容的差异也就越大。bq7xPLxxx器件包括使电池回到平衡状态的电路。这样可延长电池组的使用寿命并有助于为应用提供尽可能多的能源。每个bq7xPLxxx器件均可防止电池过充、过放电、过温和高电压的情况，从而保证电池组和系统的安全。事实上，PHEV及BEV均对BMS的要求更上层楼，激励BMS晶片商相继投入开发主动平衡解决方案，从而监控数以千计的鋰电池芯状态；并能以极短的电流导通循环时间，达成各个电池芯之间的电量平衡，让电动车能同时兼具续航力与安全性。不只德州仪器锁定主动平衡方案，业界竞争对手也陆续跨入此一技术领域，推测往后BMS方案将呈现百家争鸣的局面，如何掌握车种设计，从而打入车厂Tier1供应链将是决胜关键。与此同时，德州仪器亦已勾勒下一代產品蓝图，包括更先进的bq76PL606及EM1455系列BMS晶片，均将於2012～2013年导入量產，提供Tier1厂更客製化的选择；如bq76PL606将瞄準六通道可堆叠印刷电路版(PCB)设计方案，而EM1455则增加到十六通道支援，并将所有电流监测/管理IC整合成一颗系统单晶片(SoC)，从而缩减客户的零组件成本。本文献参考://电池管理-28e64bcb1330434c9fbb2c0549fc1d57.html