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