TI 电池管理和充电产品详解(四) - TI电池管理类产品在汽车电子中的应用

第三部分的话就是说是我们的那个 BMS

在 Automotive 当中的一个应用

这个也是目前就是说是在国内这个环境里面

政府所主导的一个主要的一个项目体系

其实就是说如果说把一辆车

混动的车跟我们正常的车来区分开来话

其实我们的那个 EV 或者 HV 就多了一个电机控制部分

一个电池电源控制部分

还有一个电池部分

其实就多了大概四大块

如果拆解到咱们工程师可能会经常会比较理解的话

其实就这么四大块

你需要一个充电模块

你需要一个动力转换模块

你需要一个你车载是 400V 到 12V 的模块

以及你最重要的一个 BMS 或者 BMU 模块

相当于你的充电到你的电池的蓄能这样一个模块

那我们今天的话就是主要围绕在

那个 BMS 这一块来跟大家讲一下

其实就是车里面的话

就是你可以看到是这么一个部分

依据这个 BMU 的数量的多少是取决于你的车的架构

以及你的车的里程数的行驶

那你可能有三个可能有四个可能有十多个

像大巴的话就会比较多

所以这里面的话就说是

依据到大家的一些实际上的一些应用用处

依据到大家的一些实际上的一些应用用处

这里面就是说跟 Battery Management 相关的

就说是你的 Measurement 的一个精度

这是很重要的

还有一个是要你支持热插拔

这个也很重要

还有一个是你要有个通讯功能

因为你这里通信了

你要告诉你的主控

要在你的仪表盘里面可能要显示出来

这个到底是怎么样一个状态情况

以及最重要的就是说大家应该有听说过各种各样的新闻

比方说这辆车自燃了

或者这辆车因为撞了之后起火了

这样一种情况

这个都是涉及到驾驶员或者涉及到乘客这个安全的

这里面的话你就需要 follow 一个标准 ISO-26262

这个是在车的体系里面非常重要的一个标准

目前为止我们国内还没有这个标准

但是就是说行业内已经在遵照要执行这个标准

我现在听到的消息就是说是今年年底 17 年年初

我们会把国家会把这个 ISO26262 转换成 GB 标准

就是说转换成一个国标标准

这个好处就说是让大家以后买到的产品更加安全一些

当然也带来了一个选择

相当于就是说是把这个行业的门槛变高了

所以对我们消费者来讲最终还是一个好的事情

所以就是说大家可以看到就是说是

这里面刚才讲的那四大点就是有哪些挑战

因为你的这辆车里面有很多很多的电池

我不知道大家有没有看过那个特斯拉的那个拆解

就是里面的那个电池

现在所有的特斯拉产品就是用了德州仪器的 536 这个

我后面会讲到它是用了哪款产品

里面就像一节一节干电池

它里面可能有一百节左右

甚至两三百节

依据你的车不一样

所以每一节你都需要去监测它的电池的电压

以及你输出的电流

甚至包括你的温度

每一节都是要电池电压都要去监测

你这里的话就说对我们 TI 挑战的话就是一个 challenge 了

So far, 市面上有探测 6 节的

有探测 12 节的

有探测 14 节的

在唯一我们 TI 的话做到了就是

一颗芯片可以同时监测 16 节

所以我们可以组成的矩阵就是说是 16×16

可以组成就是说探测 256 节这么样一个电池的一个矩阵

这是目前就是说在芯片行业既然是唯一的一家

可以同时探测 16 颗电池这样一个情况

它还要需要考虑温度你要跑到

因为夏天大家可以看到就是

在你的那个前挡风玻璃或者都可以煮鸡蛋

到了夏天那其实到车里面的温度更高

工作起来它本身还要发热

所以要考虑就是在 105℃ 的环境下能够正常工作

你跑到俄罗斯或者跑到一个寒冷的地带

你不能电池是性能在下降

但你不能不让它工作

所以说整个工作环境温度的话它是很有挑战的

所以这类里面都是其实放到你的那个车里面的话

就非常具有挑战性了

电池的温度性的话

确实它依照你的就是电池材料特性不一样

它未必可以

所以事实上在你的车里面

针对电池这一块

它是有几种散热措施的

它一种是靠风的散热

一种是浸在一个液体里面

其实有些车的高端一点的车

它是这两套系统都有的

电池系统作用可能很低

所以在这里面就是说在无论是风的还是液体的

液体它是会要加热的

就像这个其实是这样子的

就像大家现在看得到就说是

柴油它是容易就是说冻结的在一些 -10 或者 -0

所以它里面会有添加剂

电池的话现在的散热方式或者保温方式

你可以透过这种液体加热来给它制热

你也可以透过那个液体给它来制冷

这是它电池那块的机制

另外就是说在这里面有一个 challenge

就是挑战比较大的就是说是一些 communication

因为你的车从你的

一般一辆车大概五米左右

这是一辆小轿车

如果说一些大巴车的话

就是说你可能要十多米

那十多米这是一个很长的一个车

那事实上就说你的电池跟电池

或者说你的电池 module 就跟你的那个主机控制那里

并不仅仅只是说 5m 或者怎么样子

可能有些车的里面的一些机构配置的线是更长一些

长的线就带来一个就是容易被干扰

而且在车里面就是一种很容易受干扰

因为 noise 很多

你的外界的然后你自身的发动机或者引擎所带来干扰

所以这些都是一些很大的一个挑战

所以 EMC/EMI 就是是需要很高的一个要求

最后还有一个影响就是说因为你的电池大家都知道

在你的电池充那一瞬间或者放的一瞬间

它是会有一些就是 inrush current

就是一些就大的瞬态的电流

这些都是一些 noise

这样的话都会干扰你的通信

这些有问题的话

就是相当于就是说你的车可能就没有办法供电了

就是你们 shut down

所以这里面的话对于我们来说的话都是一个非常大的一个挑战

这也是为什么就是说跟大家着重讲到了就是说这里面

就是其实在你们在最终设计的时候

其实都要把这部分因素纳入到

你们自己想要考虑当中的事情里面去

这里就说我们现在的一个产品的话

就是说 bq76PL455A

这个现在就是说半导体业界

我们唯一的一颗可以支持 16-Cell 的一颗芯片 455A

它就是说是可以支持 16 个

同时还具有二级保护

二级保护的话是怎么样的呢？

就说是你在监测一颗电池的时候

通常的一种做法的话

就是说你采集到的一个信号

比方说你的电压飘动了多少个毫伏

然后把这个变化值跟你的那个 MCU 所存储的一个表格对照

对照高了或者低了然后处理了之后发个指令

然后告诉那个 MOS 管也好

告诉变压器也好

你要开或者关一下

所以这样的话就是说是整个实际上是一个常态标准

大概有十几个毫秒级别的

我们的话 455A 在这个基础上多了一个硬件的一个保护

硬件的话在这里会相对来说

就是说它的那个响应速度肯定要比软件快

所以在这里面的话就是说

我们 455A 相比较现在市面上的一个其它家的一些芯片的话

最大的两个特点就是说我们单次可以控制 16 节

然后多一级硬件保护

这个就是说是我们那个 536

这是特斯拉目前所在使用的这款产品

它是单次控制的 6 节这样在做

其它特性跟我们前面的 455 是一样的

考虑到时间原因我可能就加快一点速度了

大家可能还讲到了

就是说是我们现在市面上依据车的类型

它有小型的乘用车

它要载客的大巴车

这里面最大的一个区别就是电池数量不一样

电池数量不一样

它可以决定就是说你的那个充电模式

一种是被动式的均衡

还有一种是主动式的均衡

所谓的主动式的均衡

就是说因为你的电池

每节电池肯定是特性不一样的

有些你可能充的能量多一些

有些可能充到的能量少一些

那被动均衡怎么办呢？

就把这个多的一些放掉

拿电阻放掉

这个称之为被动

主动均衡的话就是说把你这个多的那块电池的能量

想个方式怎么来放到你的小的这一块

就是把你的能量充分利用起来循环起来

这个称之为一个主动均衡

我们主动均衡就是说有一个 1428、1499

再配合我们 455A 或者 536 来实现我们的

第三部分的话就是说是我们的那个 BMS

在 Automotive 当中的一个应用

这个也是目前就是说是在国内这个环境里面

政府所主导的一个主要的一个项目体系

其实就是说如果说把一辆车

混动的车跟我们正常的车来区分开来话

其实我们的那个 EV 或者 HV 就多了一个电机控制部分

一个电池电源控制部分

还有一个电池部分

其实就多了大概四大块

如果拆解到咱们工程师可能会经常会比较理解的话

其实就这么四大块

你需要一个充电模块

你需要一个动力转换模块

你需要一个你车载是 400V 到 12V 的模块

以及你最重要的一个 BMS 或者 BMU 模块

相当于你的充电到你的电池的蓄能这样一个模块

那我们今天的话就是主要围绕在

那个 BMS 这一块来跟大家讲一下

其实就是车里面的话

就是你可以看到是这么一个部分

依据这个 BMU 的数量的多少是取决于你的车的架构

以及你的车的里程数的行驶

那你可能有三个可能有四个可能有十多个

像大巴的话就会比较多

所以这里面的话就说是

依据到大家的一些实际上的一些应用用处

依据到大家的一些实际上的一些应用用处

这里面就是说跟 Battery Management 相关的

就说是你的 Measurement 的一个精度

这是很重要的

还有一个是要你支持热插拔

这个也很重要

还有一个是你要有个通讯功能

因为你这里通信了

你要告诉你的主控

要在你的仪表盘里面可能要显示出来

这个到底是怎么样一个状态情况

以及最重要的就是说大家应该有听说过各种各样的新闻

比方说这辆车自燃了

或者这辆车因为撞了之后起火了

这样一种情况

这个都是涉及到驾驶员或者涉及到乘客这个安全的

这里面的话你就需要 follow 一个标准 ISO-26262

这个是在车的体系里面非常重要的一个标准

目前为止我们国内还没有这个标准

但是就是说行业内已经在遵照要执行这个标准

我现在听到的消息就是说是今年年底 17 年年初

我们会把国家会把这个 ISO26262 转换成 GB 标准

就是说转换成一个国标标准

这个好处就说是让大家以后买到的产品更加安全一些

当然也带来了一个选择

相当于就是说是把这个行业的门槛变高了

所以对我们消费者来讲最终还是一个好的事情

所以就是说大家可以看到就是说是

这里面刚才讲的那四大点就是有哪些挑战

因为你的这辆车里面有很多很多的电池

我不知道大家有没有看过那个特斯拉的那个拆解

就是里面的那个电池

现在所有的特斯拉产品就是用了德州仪器的 536 这个

我后面会讲到它是用了哪款产品

里面就像一节一节干电池

它里面可能有一百节左右

甚至两三百节

依据你的车不一样

所以每一节你都需要去监测它的电池的电压

以及你输出的电流

甚至包括你的温度

每一节都是要电池电压都要去监测

你这里的话就说对我们 TI 挑战的话就是一个 challenge 了

So far, 市面上有探测 6 节的

有探测 12 节的

有探测 14 节的

在唯一我们 TI 的话做到了就是

一颗芯片可以同时监测 16 节

所以我们可以组成的矩阵就是说是 16×16

可以组成就是说探测 256 节这么样一个电池的一个矩阵

这是目前就是说在芯片行业既然是唯一的一家

可以同时探测 16 颗电池这样一个情况

它还要需要考虑温度你要跑到

因为夏天大家可以看到就是

在你的那个前挡风玻璃或者都可以煮鸡蛋

到了夏天那其实到车里面的温度更高

工作起来它本身还要发热

所以要考虑就是在 105℃ 的环境下能够正常工作

你跑到俄罗斯或者跑到一个寒冷的地带

你不能电池是性能在下降

但你不能不让它工作

所以说整个工作环境温度的话它是很有挑战的

所以这类里面都是其实放到你的那个车里面的话

就非常具有挑战性了

电池的温度性的话

确实它依照你的就是电池材料特性不一样

它未必可以

所以事实上在你的车里面

针对电池这一块

它是有几种散热措施的

它一种是靠风的散热

一种是浸在一个液体里面

其实有些车的高端一点的车

它是这两套系统都有的

电池系统作用可能很低

所以在这里面就是说在无论是风的还是液体的

液体它是会要加热的

就像这个其实是这样子的

就像大家现在看得到就说是

柴油它是容易就是说冻结的在一些 -10 或者 -0

所以它里面会有添加剂

电池的话现在的散热方式或者保温方式

你可以透过这种液体加热来给它制热

你也可以透过那个液体给它来制冷

这是它电池那块的机制

另外就是说在这里面有一个 challenge

就是挑战比较大的就是说是一些 communication

因为你的车从你的

一般一辆车大概五米左右

这是一辆小轿车

如果说一些大巴车的话

就是说你可能要十多米

那十多米这是一个很长的一个车

那事实上就说你的电池跟电池

或者说你的电池 module 就跟你的那个主机控制那里

并不仅仅只是说 5m 或者怎么样子

可能有些车的里面的一些机构配置的线是更长一些

长的线就带来一个就是容易被干扰

而且在车里面就是一种很容易受干扰

因为 noise 很多

你的外界的然后你自身的发动机或者引擎所带来干扰

所以这些都是一些很大的一个挑战

所以 EMC/EMI 就是是需要很高的一个要求

最后还有一个影响就是说因为你的电池大家都知道

在你的电池充那一瞬间或者放的一瞬间

它是会有一些就是 inrush current

就是一些就大的瞬态的电流

这些都是一些 noise

这样的话都会干扰你的通信

这些有问题的话

就是相当于就是说你的车可能就没有办法供电了

就是你们 shut down

所以这里面的话对于我们来说的话都是一个非常大的一个挑战

这也是为什么就是说跟大家着重讲到了就是说这里面

就是其实在你们在最终设计的时候

其实都要把这部分因素纳入到

你们自己想要考虑当中的事情里面去

这里就说我们现在的一个产品的话

就是说 bq76PL455A

这个现在就是说半导体业界

我们唯一的一颗可以支持 16-Cell 的一颗芯片 455A

它就是说是可以支持 16 个

同时还具有二级保护

二级保护的话是怎么样的呢？

就说是你在监测一颗电池的时候

通常的一种做法的话

就是说你采集到的一个信号

比方说你的电压飘动了多少个毫伏

然后把这个变化值跟你的那个 MCU 所存储的一个表格对照

对照高了或者低了然后处理了之后发个指令

然后告诉那个 MOS 管也好

告诉变压器也好

你要开或者关一下

所以这样的话就是说是整个实际上是一个常态标准

大概有十几个毫秒级别的

我们的话 455A 在这个基础上多了一个硬件的一个保护

硬件的话在这里会相对来说

就是说它的那个响应速度肯定要比软件快

所以在这里面的话就是说

我们 455A 相比较现在市面上的一个其它家的一些芯片的话

最大的两个特点就是说我们单次可以控制 16 节

然后多一级硬件保护

这个就是说是我们那个 536

这是特斯拉目前所在使用的这款产品

它是单次控制的 6 节这样在做

其它特性跟我们前面的 455 是一样的

考虑到时间原因我可能就加快一点速度了

大家可能还讲到了

就是说是我们现在市面上依据车的类型

它有小型的乘用车

它要载客的大巴车

这里面最大的一个区别就是电池数量不一样

电池数量不一样

它可以决定就是说你的那个充电模式

一种是被动式的均衡

还有一种是主动式的均衡

所谓的主动式的均衡

就是说因为你的电池

每节电池肯定是特性不一样的

有些你可能充的能量多一些

有些可能充到的能量少一些

那被动均衡怎么办呢？

就把这个多的一些放掉

拿电阻放掉

这个称之为被动

主动均衡的话就是说把你这个多的那块电池的能量

想个方式怎么来放到你的小的这一块

就是把你的能量充分利用起来循环起来

这个称之为一个主动均衡

我们主动均衡就是说有一个 1428、1499

再配合我们 455A 或者 536 来实现我们的