【電源網(wǎng) 現(xiàn)場報(bào)道】

2015年12月15日，德州儀器(TI)推出了業(yè)內(nèi)首款同時(shí)具備電池監(jiān)視器和保護(hù)器雙重功能的電池管理芯片BQ76PL455A-Q1，一次可測量16節(jié)電池，該產(chǎn)品以迎合電動、混合動力車輛和電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，適應(yīng)于更快地充電、更精確的容量測量。在電源網(wǎng)記者的采訪中，來自德州儀器電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場和應(yīng)用的部門經(jīng)理文司華博士對這一產(chǎn)品的特性與優(yōu)勢做了詳盡闡述。 

德州儀器電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場和應(yīng)用的部門經(jīng)理文司華正在講解

使用大容量電池面臨的挑戰(zhàn)

相比于傳統(tǒng)汽車，電動汽車的最明顯優(yōu)勢之一就是提速快，駕駛員希望知道在當(dāng)前的加速度情況下，車輛能夠續(xù)航的里程數(shù)。

除提速更快，駕駛員還要考慮按照當(dāng)前的駕駛速度或駕駛習(xí)慣，續(xù)航里程是多少，這涉及到從現(xiàn)在到剩余里程中電池最大的輸出功率是多少。如果在電池快沒電的情況下踩一腳油門，在沒有控制的情況下，大電流使電池的電壓下降，當(dāng)電池電壓碰到最低的保護(hù)點(diǎn)時(shí)就失去了動力。所以，系統(tǒng)要有責(zé)任或者設(shè)計(jì)完善的系統(tǒng)要告訴控制臺，最大功率是多少，就算駕駛員狠狠踩了油門，也不允許電流速度達(dá)到那么大，保護(hù)在安全電壓之上。駕駛員期望電池充滿后汽車可以行駛更長的里程。通過使用精確的主動和被動電池均衡，可以實(shí)現(xiàn)更長的電池壽命。

第三個(gè)挑戰(zhàn)，是如何讓它更加安全。汽車BMS系統(tǒng)是系統(tǒng)層面的安全問題，而不僅僅是芯片。這個(gè)監(jiān)護(hù)和保護(hù)芯片能附加更多的硬件和軟件功能，內(nèi)置自檢有助于驗(yàn)證內(nèi)部功能，其中包括集成的電壓比較器，它可以將電池電壓保持在正確范圍內(nèi)。它能協(xié)助系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)，更加好地實(shí)現(xiàn)它的功能。

BQ76PL455A-Q1的特性與優(yōu)勢

TI推出首款能為適用于16節(jié)串聯(lián)鋰離子電池組的集成監(jiān)視器和保護(hù)器——BQ76PL455A-Q1。這款芯片可通過獲得更多的能量能夠增加電動汽車和混動汽車的行駛里程和續(xù)航里程。由于它的功能，駕駛員能夠從電池中提取盡可能多的能量，這包含了被動均衡和主動均衡，以便增加每節(jié)電池的使用壽命或者續(xù)航里程。

從4節(jié)串聯(lián)（微型混動汽車），到12-16節(jié)串聯(lián)電池（輕度混合汽車），直到96節(jié)串聯(lián)電池（電動和混動汽車），根據(jù)汽車技術(shù)規(guī)格的不同，會有一節(jié)或很多節(jié)并聯(lián)電池。然而，從IC的角度出發(fā)，串聯(lián)電池節(jié)的數(shù)量才是關(guān)鍵點(diǎn)，并聯(lián)電池節(jié)數(shù)量可根據(jù)需要隨意確定。電池管理系統(tǒng)(BMS)是駕駛員、汽車和電池之間的重要紐帶。BMS包含監(jiān)視和保護(hù)電池的電子元器件。一般常見的電池管理芯片最多支持96節(jié)電池串聯(lián)，而這款芯片最多可支持256節(jié)。

續(xù)航里程是另外一個(gè)了解電池剩余電荷的方法，這一參數(shù)被稱為電荷狀態(tài) (SoC)。有手機(jī)的人都知道，電池的容量會隨著時(shí)間的推移而逐漸下降。一個(gè)電池在一個(gè)指定時(shí)間點(diǎn)上能夠保存的最大電荷量被稱為健康狀態(tài) (SoH)。計(jì)算SoH和SoC的方法有很多（請查看TI Impedance Track? 技術(shù)），而這些方法都會計(jì)算電池電壓、電池溫度和電池組電流。工程師能夠通過精確的測量準(zhǔn)確地知道車載主處理器，用來計(jì)算電荷組的狀態(tài)。如果工程師沒有精確地測量結(jié)果是無法算出這兩個(gè)參數(shù)的，bq76PL455A-Q1能夠協(xié)助主處理器，供足夠的精確讀數(shù)，幫助主處理器進(jìn)行更好的估算。 

>>單顆芯片監(jiān)視16個(gè)堆疊電池

早期的車型大多使用12串?dāng)?shù)的模組，如今的趨勢是要想有更強(qiáng)勁的系統(tǒng)馬力，串?dāng)?shù)需要多一點(diǎn)，如果單顆芯片能監(jiān)視的串?dāng)?shù)越多，則整個(gè)設(shè)計(jì)中使用的芯片數(shù)量就會越少。bq76PL455A-Q1所具備的單顆芯片監(jiān)視16個(gè)堆疊電池的特性，大大迎合了這一趨勢要求。它可以精確監(jiān)視和保護(hù)由多達(dá)256節(jié)電池串聯(lián)在一起組成的大容量電池組。

>>減小PCB尺寸降低系統(tǒng)成本

在電池管理系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)中，隔離是很重要的。很高串?dāng)?shù)的電池堆疊起來，通訊時(shí)主芯片需要保護(hù)起來，使用隔離器是必要的，而隔離器價(jià)格較為昂貴，且有很大的功耗。對于bq76PL455A-Q1，只要將它和主芯片之間用內(nèi)置的隔離式差分UART，UART是一種非同步的接口，這種差分系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)人員排除，不需要使用更加昂貴的控制器局域網(wǎng)（CAN總線），從而進(jìn)一步減少物料清單。

>>特有高精度電池電壓監(jiān)視

監(jiān)視需要測量電壓、電流和溫度。諸如bq76PL455A-Q1的監(jiān)視IC，對于大約4.5V的電池電壓，它在0°C至65°C溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為4.25mV，在-40°C至105°C溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度值為6.25mV，通常情況下，電池電壓精度在很大程度上取決于輸入電壓。毫無疑問，精度是非常重要的，因?yàn)殡姾蔂顟B(tài)和健康狀況完全依靠電壓，如果測量不準(zhǔn)的話沒有辦法判斷電池的壽命和容量。

想要估算電池容量除了測電壓還需要測量電流和溫度，但同時(shí)掌握這三個(gè)參數(shù)想要測量剩余電容并非簡單，它們之間沒有很直觀的聯(lián)系，所以電量的算法非常復(fù)雜，需要知道電池的開路電壓。bq76PL455A-Q1的高精度監(jiān)視使得準(zhǔn)確技術(shù)電荷狀態(tài)和健康狀態(tài)成為可能，從而幫助延長總體電池使用壽命。

>>幫助系統(tǒng)集成商實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級功能安全目標(biāo)

TI推出的bq76PL455A-Q1BMS芯片，提供給第一級供應(yīng)商或整車廠做板級設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)需要達(dá)到系統(tǒng)級功能安全目標(biāo)，即國際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262，它包含了整車開發(fā)系統(tǒng)連貫的汽車生命周期，以及汽車評級風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

TI提供的一些具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)，能夠比其他產(chǎn)品更加有效的幫助系統(tǒng)商實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。bq76PL455A-Q1具有單獨(dú)電壓基準(zhǔn)和內(nèi)置自檢功能的過壓/欠壓比較器，這保證了當(dāng)芯片中有部分出現(xiàn)故障時(shí)其他部分仍然可正常運(yùn)行。

>>延長電池使用壽命拓展電池使用范圍

bq76PL455A-Q1同時(shí)支持被動和主動均衡。主動和被動電池節(jié)均衡是另外一個(gè)重要特性。如果沒有電池均衡，那么大容量電池會很快失效。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池?zé)o電時(shí)，放電驅(qū)動停止。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿時(shí)，充電停止。在沒有均衡的情況下，第一節(jié)完全放電的電池與第一個(gè)充滿電的電池互不相干；電池均衡減少了這兩節(jié)電池之間的電荷差異。

相比于被動均衡，主動均衡更大程度的保證的充電量的增加和減少放電量的浪費(fèi)。這是bq76PL455A-Q1所具備的優(yōu)勢之一。

更多資料及下載

>>加快設(shè)計(jì)的工具和技術(shù)支持

Bq76PL455A-Q1評估模塊(bq76PL455EVM)和bq76PL455A-Q1-EVM-GUI-SW圖形用戶界面工具使得用戶能夠快速且輕松地評估器件特性和性能，幫助加快上市時(shí)間。還提供針對被動平衡的TI Design參考設(shè)計(jì)，逐步指導(dǎo)用戶的設(shè)計(jì)工作。

>>封裝和供貨

Bq76PL455A-Q1器件目前可在TI商店以及通過公司的授權(quán)分銷網(wǎng)絡(luò)購買。此產(chǎn)品采用薄型四方扁平(TQFP)80封裝。

如需了解與TI電池管理產(chǎn)品組合相關(guān)的更多信息，敬請?jiān)L問以下鏈接：

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關(guān)于德州儀器(TI)

德州儀器(TI)是一家全球性半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造公司，始終致力于模擬集成電路(IC)及嵌入式處理器開發(fā)。TI擁有全球頂尖人才，銳意創(chuàng)新，塑造技術(shù)行業(yè)未來。今天，TI正攜手超過10萬家客戶打造更美好未來。更多詳情，敬請查閱https://www.ti.com.cn。

人物背景簡介

德州儀器 電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場和應(yīng)用部門經(jīng)理

文司華博士是德州儀器（TI）電池管理產(chǎn)品（BMS）大中華區(qū)市場和應(yīng)用部門經(jīng)理。他致力于TI在電池管理、快速充電、無線充電、可穿戴智能硬件以及綠色能源領(lǐng)域等BMS業(yè)務(wù)的增長。

早期作為應(yīng)用和系統(tǒng)開發(fā)工程師， 他曾在TI從事BMS產(chǎn)品的研發(fā)工作。此外，他曾在各類國際研討會、期刊和雜志發(fā)表文章30余篇，并獲得過一項(xiàng)美國專利。

文司華博士擁有弗吉尼亞理工大學(xué)工程碩士和博士學(xué)位。