电池管理

德州仪器 (TI) 今日发布全新单芯片电池电量计，其搭载的行业创新的自适应 Dynamic Z-Track™ 技术能够为电池供电电子设备带来更高效、可靠的运行体验。

本文将简要介绍一些用于提高电池效率的重要指标，以及为这些应用选择电池管理系统时需要考虑的关键因素。

纬湃科技宣布其自主研发的电池管理控制器在长春工厂实现首次量产。该产品将于今年下半年搭载至国内头部汽车制造商的新款电动汽车，为其提供先进的电池管理技术。

传统的电子化采用一个高压电池，电压通常在300~400 V之间的，耦合至高性能电动机。这些“全混合动力”汽车可显著提高燃油效率，但也会大大增加成本和车身重量。而“插电式”混合动力汽车，即电池通过交流电源插座充电，也具有类似的缺点。

电子工程师只要和电动汽车（包括纯电动和混合电动）打交道，往往都要在工作中运用各种电池技术，它们一般都属于某种形式的锂离子化学。然而，如果要管理构成电池组的大量电池，仅凭这些技术是力不从心的，因此设计人员必须实施电池管理系统 （BMS），以此来：

● 保护单个电池和整个电池组不受损坏
● 延长电池寿命

一旦把这些目标具体化，你将会收获一份冗长的清单，包含电池保护、充电控制、充电状态确定、健康状态确定和电池平衡等功能。本文着眼于BMS的功能之一——电池平衡，它在电动汽车设计人员必须解决的严峻挑战中非常具有代表性。

电动汽车设计必须面对这样一个现实——所有BMS问题在某种程度上都是相互关联而非孤立的（图1）。因此，当BMS随着电池的状况或状态发生变化而处理相应的问题时，便会产生一种「涟漪效应」。BMS体系结构的一大目标是尽可能地把这些子功能分离开，让每一项子功能都可以独立优化，从而有助于实现全局优化设计。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-01/wen_zhang_/100047204-89134-1.pn…; alt=“” width="600"></center>

<strong>电池管理系统</strong>

新一代特斯拉Model 3在电池管理的ECU单元在演化的过程中做了不少简化，本文将从EE系统的改变切入，以几个方面进行讨论。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-01/wen_zhang_/100047101-88663-1.pn…; alt=“” width="600"></center>

<strong>01、电池管理系统接口：概览</strong>

图1，是通过线路原理图做了分解，整个电池管理系统面向内部主要连接快充连接器、温度传感器、正负接触器、电流传感器、可控熔丝、内部的PCS（DCDC和OBC）的单元菊花链CMU控制器，还有面向外部的供电单元、外部HVIL电路、充电控制板和动力总成CAN。

除去许多其他功能之外，电池管理系统(BMS)还必须密切监视电池和电池组的电压、电流和温度。温度测量对于保证电池和BMS正常工作，以及最佳健康状态（SOH），防止性能下降非常重要，尤其是快速充放电期间。

<strong>1、温测技术简介</strong>

温测一般读取随温度变化器件的电压–大多数情况下是电阻器件，如热敏电阻或电阻温度检测器（RTD。热电偶等其他技术需要冷结补偿和适当屏蔽毫伏读数，而基于二极管/BJT的温度传感器则需要恒定电流激励。使用NTC热敏电阻的主要优点是灵敏度高，精度、性价比出色，通用性强。这类器件具有便于接触测量的特点，是监测每个点或面的最佳温度传感选择。不同接触温测技术对比参见表1。热电耦往往在设计阶段使用。

如图1所示，电动汽车（EV）的基本传动系统由三个系统模块组成。

电池组是由多个电池（通常是纯电动汽车中的锂离子电池）组成的阵列，可产生高达数百伏的电压。电池组的电压取决于电动汽车的系统需求。

系统的第二个组成部分是逆变器。电动汽车采用的交流牵引电机可在汽车完全停止状态提供加速度，而且非常可靠。电池组的电压为直流（DC），通过逆变器转换成交流（AC）（通常为三相）。与电压一样，相数取决于系统需求和所用电机的类型，但通常为三相。

所用的电机通常为感应电动机，需使用交流电压。此类电机常用于电动汽车，因为它们易于驱动、性能可靠且具有成本效益。电机的外层组件是定子，上面缠绕着三个线圈。内层通常是由铜条或铝条构成的转子。