A. TI 新能源汽车BMS解决方案

谢谢大家今天的时间 来到这边

那今天我主要是跟大家交流一下TI在

汽车BMS这块

那以这个切入点 当然围绕这个切入点的话

也是跟电动车相关的 首先

刚才我们的北京地区的同事 Daisy有问道大家

一辆车里面的一些 电子元器件的一个BOM 成本

从90年代的62刀 到去年的大概300多刀

我们去年卖了大概2450万辆

整个中国的OEM合资大概有

13家 所以总体大概有2450万辆

那整个数字在国内这块啊

五年的 Carbon 增长率大概是有5%

到7%这样的一个水平

所以这个数字非常非常快了

我这版有一个 HS 的数据

从10年开始 中国的汽车销量

已经排名全球第一了

当然这个数字会一直保持下去 因为我们有足够的市场基础

存在在那里

有这么大的一个市场基础在那里 那么

跟我们相关的电子元器件 有非常大的一个Time

这里有一个数字 就是纯粹的电子元器件啊

大概有60亿美金这个数量级别

那这个肯定是跟在座的 每一家都息息相关了

那我今天就围绕EV 里面的某一个指向来跟大家

跟大家介绍

我们这一块刚才Daisy沟通过 就是我们围绕五个sector

把一辆汽车拆成了五个sector其中

有一个跟我们今天主题 相关是在EV/HEV里面

那这里面拆分了很多个子项啊

那我们一层一层往下走

那这块 大家有没有 想过国内为什么要发展EV/HEV啊

我这个是一个Baidu的雾霾图

那当然不是今天的 我们要抓今天的

大家可以看得到绿的数字太少了

绝大多数都是红的 黄色 或者橙的

所以我们国内的污染还是严重的

所以从另外一个角度讲 国家在大力支持

扶持这个行业 从另外一个契机来讲

这是对我们发展迅速的一个市场

所以也希望大家能在这里投入更多

那围绕电动车这个行业的话

我这边有一个图

这是13年到16年

13年的话 整个中国新能源汽车

出厂了大概1.7万辆

你可以看到15年 其实是有两个数据的

一个是工信部统计的 还有一个是行业协会的

那工信部统计的是360K unit

也就是36万辆啊

那刨去一些不合理的成分 大概实际的就是

跑在路上 卖出去的 真正为大家所用是33万辆

所以从1.7万辆成长到33万辆

这是一个非常非常快速的增长

也就短短两年的时间

那今天的话 我们整个预期的数字

大概到500K到600K

就是50万到60万辆

基本上相比去年达到了翻倍的程度

所以整个这块呢 一个市场气息

带给大家 这个成长面非常快

那大家都知道北京限牌

上海限牌 广州随后也跟进

杭州也跟进 越来越多的城市都在限牌

唯独对新能源汽车不限牌

而且政府里面 有10% 到30%的政府用车

是必须强制使用新能源车的

这也是为什么在整个全球

新能源汽车在中国领土上发展这么快

这是有几方面很重要的因素啦

那把一辆新能源车来看的话

撇开传统的那块

其实架构的话 一个是

就是混动的变速齿轮

油的 引擎的 电池的

那跟我们工程师相关的话 大体上呢

大体上是这四大块

有车充的 有400伏到12伏DCDC的

有动力电机的

那对我们今天来说 我们的话题主要是在

是在电池管理这块

当然如果在座的同仁对其他方面

有感兴趣的 可以会后联系 我们北京办公室的同事Daisy

或者我们其他同事

那都会给大家一个完整的方案

就是关于新能源汽车的一些解决措施

那在新能源汽车BMS里面

会关心哪几块呢

这就是七个重要的特点了

一个是安全 一个是你的测量

电压 电流 包括温度

还有使用寿命

然后你的均衡策略是什么样的

包括你的黑匣子 就你的上下电了

还有你的连接啊 是不是可扩容啊

这七个方面是整个 电池这块最为重要的几个大的特点

那围绕这些呢 我们进一步来阐述

大家应该有了解

电池里面最重要的是要监测它的电压

要监测它的电流

包括它上面的一些温度啊

这类的重要的参数

那我们把一个BMS剖析到一个

工程师的框图上呢 大概是这样的简单

这是是接到你的 Pack的正极充电端嘛

然后这是你的每一节电池包

每一节电池

那挂在它上面称之为模拟前端AFE

这是是采集它的电压电流

以及包括一些温度

当然这里面 你需要把你的电流情况啊

你需要你的接触点的状态啊

告诉你的MCU和你的主机

来进行一个通信

所以一个典型的BMS的框架呢

就是这样一个简单 可能看起来挺简单的

但是实际上操作起来会非常非常复杂

那其实在国内这个环境里面啊

包括在全球这个环境里面

大家玩BMS的可能都知道

有哪几家在玩 哪几家做的好

其实我有个数字可以告诉大家啦

像一些主流品牌 包括第一家

市场运作非常好的特斯拉

它的全系列的电池能 都是用德州仪器的

那这一块我们的市场占有率非常大

那像国内这块呢 其实

如果大家已经在做这一块 你们买他们的车 拿过来

可以看得到 在这里面我拿一个

特斯拉来举一个例子 因为里面有很多的概念

需要大家先弄清晰

这块是特斯拉的一个电池板

你可以看到把整个底座这块

全都用成了一个放电池的地方

这里 往下看呢 我们可以看到

把它上面表层拨开的话

大概就是有几个框架的方格图啦

盖在下面都是一些电池

那我们就可以引入几个概念 一个是电池组

还有一个是电池包

还有是每个的电池单元

这个就是一辆车的电池的基本框架

你的电池组 电池包 电池板

当然对我们的电子元器件 最关心的就是每个18650的电池单元

还有你的电池的Pack

还有你的电池的stack 这些都是我们会在日常的

工作中会引用的很多

因为这会涉及到 你的均衡策略到底是怎么来做嘛

这里的整套方案都是用我们的

BQ76这个均衡的AFE前端芯片啊

那讲完这个例子我相信 就会引入一个概念了

就是为什么需要一个均衡

大家有没有考虑过这个问题

那确实 世界上没有两片叶子是一样的

一样的 世界上没有两个电池一样的

就像刚才这位同仁讲的 因为不确定的这个离散型

每家生产的电池 无论是谁家生产出来的

肯定会不一致 所以就是说

简单来说 我们把它画成一张图的话

我把整个电池放大了一些

这节电池可充的范围可能相对比较大

这节电池的可充范围相对比较少

那随着第一次充电的时候

肯定是这节充满了之后 这节停下里不充了

那在放电的时候

肯定是短的那个电池先放完

等慢慢又要先充满

然后再放完 长此以往

就是你可能几个充电的环节之后

可能只剩下一节电池有能量 另外一节电池没有能量

所以在你的行驶里程啊

肯定会慢慢随着你的时间的推移

越来越跑的近了

那我们要引入一个概念 这两节电池之间是需要

一个均衡了 均衡又要分

哪几种形式呢

那均衡里面的形式呢 就像两瓶水

一瓶多一点 一瓶少一点

怎么样让这两瓶水 都保持一样的均衡呢

一种是多的倒到少的里面一点

一种是把多的倒掉

还有一种是把多的倒到少的里面

这里把多的倒掉 就是被动均衡

因为把你原来多的浪费掉了

就不要了 就叫被动均衡

如果把你多的倒到少的里面

充分利用起来了 这个叫主动均衡

因为你的能量是被再次利用了

所以简单的概念就是这样

但可能实现起来可能不一样

因为实现起来要看你的策略是怎样

你是在行动当中 始终在均衡呢

还是你要停下来均衡呢

还是你要在某几个 固定的时间段来均衡呢

这些都会影响到你的效率

影响到你的手段

但我们这块涉及到相对会比较深

首先我们今天会涉及 到主动和被动均衡

以及TI的一些方案

那如果涉及到很深的一些措施的话

我们可以会后坐下来仔细再聊

那这里 这一块就是把

把多的红色那块直接倒掉

那就变成了一个均衡了 被动均衡了

但如果把多的倒到 少的里面 就是主动均衡了

那这里面无论是被动还是主动均衡

被动均衡我们就是用电阻来消耗掉

主动均衡就用外围的一些感性器件

把你的能力挪出来 然后挪到另一个里面去

那其实这里面 它的取决条件并不是

电池 因为比如我们手机电池

你充电的话可能 5安培 7安培 8安培其实都可以

它都可以接受 问题是

你在给它这么大的电流的时候 充进去

还要把这么大的电流给卸掉

我们现在的均衡啊 它是被动均衡

是把这个能量卸掉

能卸掉用电阻 就会发生热的作用

在热这个情况 车上是不允许的

所以一般来讲就是典型的情况

被动均衡大概是在毫安等级

就是100 或者不超过200毫安

才可以 如果你拿安培等级来放 没问题啊

但是会损失 会有一些热

这个热在车上是不允许的

你要靠散热系统 其实按照我们电子系统来讲的话

存在风能 就是你的对流嘛

还有你把整个 电池包是放在液碳里面的

那这里面如果你拿安培等级的话

那这个热量太大了 所以是不太允许

那在主动均衡里面没有关系 因为通常都是安培等级的

因为主动均衡类似于你的手机充电

对电子来讲是完全没问题的

对我们来讲 其实是一个均衡的条件嘛

我们希望它的均衡速度快

速度快就需要电流大

但是我们不希望它带来额外的副作用

发生太多热 太多热 我们不需要它有太多的电阻消耗

所以这是一个平衡的状态 在被动均衡的时候

你要考虑这个热的问题 在主动均衡的时候

你就可以放心把这个 热的问题相对考虑少一点

你如何让你的每节电池快速充好

达到一个快速的目的

所以这里面 一般情况下

被动的我们在100到 200毫安左右的一个等级

主动均衡的话 虽然没有上限

你最好100个安 瞬态的时候就可以充

这时候材料受不了了 一般情况下

我们大概做到5个安培

相对来说是比较快速的

而且这个概念等级 我刚才讲到均衡策略的时候

你可以在跑的时候让它均衡 你也可以停下来再均衡

但跑的时候 车上的电流

大家应该坐过北汽的那个B200嘛

有很多私家车也在做 滴滴出租车也用

它的电流大概是30

50 70 100安

这样飘动的

因为你踩的油门不一样嘛

所以这么一个等级把5安培 或100毫安放进去

基本上可以忽略不动的

所以在均衡做一些策略的时候

在跑的时候 基本上不会做一些平衡状态

通常都是在你刹车停下来的时候

或者是你停在那里的时候

当然你的车子是启动状态的时候

它才来做这样的均衡

不然你的100毫安 你的5安培

放到70 100安培这个

等级里面 基本上就体现不出来

所以这个是这样子

谢谢大家今天的时间 来到这边

那今天我主要是跟大家交流一下TI在

汽车BMS这块

那以这个切入点 当然围绕这个切入点的话

也是跟电动车相关的 首先

刚才我们的北京地区的同事 Daisy有问道大家

一辆车里面的一些 电子元器件的一个BOM 成本

从90年代的62刀 到去年的大概300多刀

我们去年卖了大概2450万辆

整个中国的OEM合资大概有

13家 所以总体大概有2450万辆

那整个数字在国内这块啊

五年的 Carbon 增长率大概是有5%

到7%这样的一个水平

所以这个数字非常非常快了

我这版有一个 HS 的数据

从10年开始 中国的汽车销量

已经排名全球第一了

当然这个数字会一直保持下去 因为我们有足够的市场基础

存在在那里

有这么大的一个市场基础在那里 那么

跟我们相关的电子元器件 有非常大的一个Time

这里有一个数字 就是纯粹的电子元器件啊

大概有60亿美金这个数量级别

那这个肯定是跟在座的 每一家都息息相关了

那我今天就围绕EV 里面的某一个指向来跟大家

跟大家介绍

我们这一块刚才Daisy沟通过 就是我们围绕五个sector

把一辆汽车拆成了五个sector其中

有一个跟我们今天主题 相关是在EV/HEV里面

那这里面拆分了很多个子项啊

那我们一层一层往下走

那这块 大家有没有 想过国内为什么要发展EV/HEV啊

我这个是一个Baidu的雾霾图

那当然不是今天的 我们要抓今天的

大家可以看得到绿的数字太少了

绝大多数都是红的 黄色 或者橙的

所以我们国内的污染还是严重的

所以从另外一个角度讲 国家在大力支持

扶持这个行业 从另外一个契机来讲

这是对我们发展迅速的一个市场

所以也希望大家能在这里投入更多

那围绕电动车这个行业的话

我这边有一个图

这是13年到16年

13年的话 整个中国新能源汽车

出厂了大概1.7万辆

你可以看到15年 其实是有两个数据的

一个是工信部统计的 还有一个是行业协会的

那工信部统计的是360K unit

也就是36万辆啊

那刨去一些不合理的成分 大概实际的就是

跑在路上 卖出去的 真正为大家所用是33万辆

所以从1.7万辆成长到33万辆

这是一个非常非常快速的增长

也就短短两年的时间

那今天的话 我们整个预期的数字

大概到500K到600K

就是50万到60万辆

基本上相比去年达到了翻倍的程度

所以整个这块呢 一个市场气息

带给大家 这个成长面非常快

那大家都知道北京限牌

上海限牌 广州随后也跟进

杭州也跟进 越来越多的城市都在限牌

唯独对新能源汽车不限牌

而且政府里面 有10% 到30%的政府用车

是必须强制使用新能源车的

这也是为什么在整个全球

新能源汽车在中国领土上发展这么快

这是有几方面很重要的因素啦

那把一辆新能源车来看的话

撇开传统的那块

其实架构的话 一个是

就是混动的变速齿轮

油的 引擎的 电池的

那跟我们工程师相关的话 大体上呢

大体上是这四大块

有车充的 有400伏到12伏DCDC的

有动力电机的

那对我们今天来说 我们的话题主要是在

是在电池管理这块

当然如果在座的同仁对其他方面

有感兴趣的 可以会后联系 我们北京办公室的同事Daisy

或者我们其他同事

那都会给大家一个完整的方案

就是关于新能源汽车的一些解决措施

那在新能源汽车BMS里面

会关心哪几块呢

这就是七个重要的特点了

一个是安全 一个是你的测量

电压 电流 包括温度

还有使用寿命

然后你的均衡策略是什么样的

包括你的黑匣子 就你的上下电了

还有你的连接啊 是不是可扩容啊

这七个方面是整个 电池这块最为重要的几个大的特点

那围绕这些呢 我们进一步来阐述

大家应该有了解

电池里面最重要的是要监测它的电压

要监测它的电流

包括它上面的一些温度啊

这类的重要的参数

那我们把一个BMS剖析到一个

工程师的框图上呢 大概是这样的简单

这是是接到你的 Pack的正极充电端嘛

然后这是你的每一节电池包

每一节电池

那挂在它上面称之为模拟前端AFE

这是是采集它的电压电流

以及包括一些温度

当然这里面 你需要把你的电流情况啊

你需要你的接触点的状态啊

告诉你的MCU和你的主机

来进行一个通信

所以一个典型的BMS的框架呢

就是这样一个简单 可能看起来挺简单的

但是实际上操作起来会非常非常复杂

那其实在国内这个环境里面啊

包括在全球这个环境里面

大家玩BMS的可能都知道

有哪几家在玩 哪几家做的好

其实我有个数字可以告诉大家啦

像一些主流品牌 包括第一家

市场运作非常好的特斯拉

它的全系列的电池能 都是用德州仪器的

那这一块我们的市场占有率非常大

那像国内这块呢 其实

如果大家已经在做这一块 你们买他们的车 拿过来

可以看得到 在这里面我拿一个

特斯拉来举一个例子 因为里面有很多的概念

需要大家先弄清晰

这块是特斯拉的一个电池板

你可以看到把整个底座这块

全都用成了一个放电池的地方

这里 往下看呢 我们可以看到

把它上面表层拨开的话

大概就是有几个框架的方格图啦

盖在下面都是一些电池

那我们就可以引入几个概念 一个是电池组

还有一个是电池包

还有是每个的电池单元

这个就是一辆车的电池的基本框架

你的电池组 电池包 电池板

当然对我们的电子元器件 最关心的就是每个18650的电池单元

还有你的电池的Pack

还有你的电池的stack 这些都是我们会在日常的

工作中会引用的很多

因为这会涉及到 你的均衡策略到底是怎么来做嘛

这里的整套方案都是用我们的

BQ76这个均衡的AFE前端芯片啊

那讲完这个例子我相信 就会引入一个概念了

就是为什么需要一个均衡

大家有没有考虑过这个问题

那确实 世界上没有两片叶子是一样的

一样的 世界上没有两个电池一样的

就像刚才这位同仁讲的 因为不确定的这个离散型

每家生产的电池 无论是谁家生产出来的

肯定会不一致 所以就是说

简单来说 我们把它画成一张图的话

我把整个电池放大了一些

这节电池可充的范围可能相对比较大

这节电池的可充范围相对比较少

那随着第一次充电的时候

肯定是这节充满了之后 这节停下里不充了

那在放电的时候

肯定是短的那个电池先放完

等慢慢又要先充满

然后再放完 长此以往

就是你可能几个充电的环节之后

可能只剩下一节电池有能量 另外一节电池没有能量

所以在你的行驶里程啊

肯定会慢慢随着你的时间的推移

越来越跑的近了

那我们要引入一个概念 这两节电池之间是需要

一个均衡了 均衡又要分

哪几种形式呢

那均衡里面的形式呢 就像两瓶水

一瓶多一点 一瓶少一点

怎么样让这两瓶水 都保持一样的均衡呢

一种是多的倒到少的里面一点

一种是把多的倒掉

还有一种是把多的倒到少的里面

这里把多的倒掉 就是被动均衡

因为把你原来多的浪费掉了

就不要了 就叫被动均衡

如果把你多的倒到少的里面

充分利用起来了 这个叫主动均衡

因为你的能量是被再次利用了

所以简单的概念就是这样

但可能实现起来可能不一样

因为实现起来要看你的策略是怎样

你是在行动当中 始终在均衡呢

还是你要停下来均衡呢

还是你要在某几个 固定的时间段来均衡呢

这些都会影响到你的效率

影响到你的手段

但我们这块涉及到相对会比较深

首先我们今天会涉及 到主动和被动均衡

以及TI的一些方案

那如果涉及到很深的一些措施的话

我们可以会后坐下来仔细再聊

那这里 这一块就是把

把多的红色那块直接倒掉

那就变成了一个均衡了 被动均衡了

但如果把多的倒到 少的里面 就是主动均衡了

那这里面无论是被动还是主动均衡

被动均衡我们就是用电阻来消耗掉

主动均衡就用外围的一些感性器件

把你的能力挪出来 然后挪到另一个里面去

那其实这里面 它的取决条件并不是

电池 因为比如我们手机电池

你充电的话可能 5安培 7安培 8安培其实都可以

它都可以接受 问题是

你在给它这么大的电流的时候 充进去

还要把这么大的电流给卸掉

我们现在的均衡啊 它是被动均衡

是把这个能量卸掉

能卸掉用电阻 就会发生热的作用

在热这个情况 车上是不允许的

所以一般来讲就是典型的情况

被动均衡大概是在毫安等级

就是100 或者不超过200毫安

才可以 如果你拿安培等级来放 没问题啊

但是会损失 会有一些热

这个热在车上是不允许的

你要靠散热系统 其实按照我们电子系统来讲的话

存在风能 就是你的对流嘛

还有你把整个 电池包是放在液碳里面的

那这里面如果你拿安培等级的话

那这个热量太大了 所以是不太允许

那在主动均衡里面没有关系 因为通常都是安培等级的

因为主动均衡类似于你的手机充电

对电子来讲是完全没问题的

对我们来讲 其实是一个均衡的条件嘛

我们希望它的均衡速度快

速度快就需要电流大

但是我们不希望它带来额外的副作用

发生太多热 太多热 我们不需要它有太多的电阻消耗

所以这是一个平衡的状态 在被动均衡的时候

你要考虑这个热的问题 在主动均衡的时候

你就可以放心把这个 热的问题相对考虑少一点

你如何让你的每节电池快速充好

达到一个快速的目的

所以这里面 一般情况下

被动的我们在100到 200毫安左右的一个等级

主动均衡的话 虽然没有上限

你最好100个安 瞬态的时候就可以充

这时候材料受不了了 一般情况下

我们大概做到5个安培

相对来说是比较快速的

而且这个概念等级 我刚才讲到均衡策略的时候

你可以在跑的时候让它均衡 你也可以停下来再均衡

但跑的时候 车上的电流

大家应该坐过北汽的那个B200嘛

有很多私家车也在做 滴滴出租车也用

它的电流大概是30

50 70 100安

这样飘动的

因为你踩的油门不一样嘛

所以这么一个等级把5安培 或100毫安放进去

基本上可以忽略不动的

所以在均衡做一些策略的时候

在跑的时候 基本上不会做一些平衡状态

通常都是在你刹车停下来的时候

或者是你停在那里的时候

当然你的车子是启动状态的时候

它才来做这样的均衡

不然你的100毫安 你的5安培

放到70 100安培这个

等级里面 基本上就体现不出来

所以这个是这样子