概览

大家好 我是 Richard Tang 非常高兴今天有这个机会 跟大家一起聊一聊 TI 的 BMS 在汽车 BMS 这一块的方案 随着最近电动车越来越热 电动车的 BMS 作为核心部件之一 TI 一直在这个领域里面进行了 非常长时间的一个投入 而且有非常完备的方案 包括一到两代的模拟前端 还有主动均衡等等 还有很多针对于汽车应用的一些参考设计 在这个视频里面 我会首先跟大家探讨一下 一个基本的 BMS 里面应该具有哪些功能 同时会比较着重地去介绍一下 TI 在 EV BMS 里面整个路线图 包括最新的 BQ76PL455 的一些 详细的技术细节 以及主动均衡的一些基础细节 最后我还会给大家稍微简单介绍一下 关于目前在 TI 官网上可以找到的 一些相关的参考设计的一些资源 首先让我们来看一下一些 基本的 EV 的 BMS 到底具有一些什么功能 首先我们来看 第一个 当然锂电池安全是第一位的 所以做一个 BMS 系统首先要解决安全问题 除了安全之外呢 因为作为一个主控 需要了解电池包里面的一些各种具体信息 所以基于这个来说 测量是另外一个最基本的 当然你要做一个更完备的安全策略的话 测量也是其中的一个基础之一 当然这个测量就是包括电流 电压 温度 还有其他的一些比如绝缘检测 还有其他的一些比如绝缘检测 就这些应做的一些测量 除了这个之外在 BMS 里面 还有一个非常非常可信的那就是我们 SOC SOH 的一个计算 SOC 当然就是指我们的电池容量 因为我们电动车里面的容量 电压都很高 所以做这个算法是比较困难做得很好 另外就是电池的健康度 另外就是电池的健康度 就是电池有多少老化 老化程度怎么样 还可不可以继续使用 除了这个之外 我们都知道作为一个 EV 的汽车包 它的节数是非常多的 一般乘用车来讲 也许我们会高达一百多串 一百三左右 而对于那种电动大巴 可能会高达一百八十多串 所以串数越多 不均衡的可能性就更大 我们都知道 电池包是一个木桶原理 最差的那一节会决定你整个电池包的容量 所以保持一个好的电池的均衡 除了可以延长电池的寿命 除了可以延长电池的寿命 保持一个好的均衡 除了可以延长电池的寿命之外 也可以保证电池最大化可使用的容量 除了这个之外 作为 EV 的 BMS 记录功能是必不可少的 就是说我们可以记录一些 在你整个使用行驶过程中的一些 在你整个使用行驶过程中的一些 各种的一些比如说其他情况啊 故障情况啊 这样一些记录 除此之外当然还有一个控制就是 电气的控制 这对车来讲 应该就是我们的主继电器 副继电器 这些控制 这也是要由 BMS 这边来 根据具体的情况来进行一些控制的 当然最后是关于容量的一些堆叠 因为对于 BMS 来讲它的容量 电池包都是按模块化的 另外我们再往细来看 除了功能之外我们看电池包的结构 结构来讲的话其实 通常来讲 首先会有一个模拟前端 还会有一个主控 主控另外还有一个电流的测量 同时继电器的控制 温度的采样 从细来看 作为模拟前端 通常来讲是一个最主要的部件 它会测量电池包的电压 电流和温度 同时 通常来讲 它还要支持电池的均衡功能 当然一般来讲 芯片集成的话一般都是被动均衡 如果是主动均衡的话 可能是独立的一个模块 对 MCU 来讲 它主要是作为一个 收集 EV 过来的一个信息 同时计算 SOH SOC 电池平衡这些东西 同时把这些信息上报到更上一级的 VCU 这里保护这个开关切换呢就是说 也是由 MCU 这边来控制的 综合来讲的话 其实对于一个 EV 来讲 不太会用 MOS 管 除非是低速车 更多是用继电器 温度当然必不可少 因为我们知道温度对电池来讲是 影响非常非常大的一个因素 而且也是非常危险的一个因素 所以知道电池的确切的一个温度 对于精确去计算电池的容量 同时它的安全 以及其它的老化之类的 总之是非常非常重要的 除了这个之外 对于整个电池包来讲 肯定还要测量充放的电流 这也是作为 SOC 计算的一个 很重要的一个输入之一 另外就是作为电能测量 也能对系统的一些比如过流啊 短路的一些故障情况 也能够进行及时的一个保护和限制 可以实现更多的安全策略 我们看一下电池为什么需要均衡 因为对于每一个电池来讲 之间是没有办法做得完全一模一样的 它都是有些细微的一些差异 包括它的自放电啊老化啊这样子 所以一旦可用容量不均衡的话 可用容量少的那节电池 可能就决定了整个电池包的容量 同时它会影响每一次的充电跟放电 这个过程是一个正反馈的 你会发现会越来越差 均衡情况会越来越恶劣 这样子的话最后电池包可能就 可用容量越来越少 如果我们做成均衡的话 这个就可以避免这种情况 它可以把这些多出来的容量去掉之后 可以保证每一次的电池都能够完全充饱 同时用的时候也不会出现过充的情况 在目前来讲 就是说常用的均衡方式一般就分两种 一种就是被动均衡 另外一种就是主动均衡 被动均衡当然很简单 它就是把多余的容量给放掉 所以它简单可靠 便宜 但是它有个很大的问题就是 它的区分能力比较弱 它是被动的发热的一个方式 所以它的均衡能力受限为发热的问题的话 它的均衡的能力一般都在 100mA 左右 要做得更大的话 对它的散热要求就更高 但是对一些很大的应用 大电池的一些应用 和电池一致性不是很好的时候 被动均衡一般是比较难于达到这个条件 所以这个时候我们也有一种 就是主动均衡的方式 主动均衡的方式对于 TI 来讲 就是采用的主要结构就是 应用这种 Cell-Pack Pack-Cell 这种结构 它通过一个双向 DC-DC 可以针对每一节电芯进行一个充电或放电 而且电流也可以高达 5A 以上 它的效率比较高 均衡的速率也比较快 相对来讲它的电路也会复杂很多 成本也会高很多 所以基本来讲 做为车的 BMS 刚我讲的这些功能就是基本的一些点 除了测量 保护 计算 还有均衡 这几个比较基本的因素 接下来我们就可以再看看 TI 的这一块 都有一些什么方案 谢谢