摄影师：Michael Fousert，来自：Unsplash

 

电动汽车已经成为当前汽车产业最重要的发展趋势，而电池的充电时间与续航里程则是消费者是否愿意采购电动汽车的关键，电动汽车的电池管理系统（BMS）也成为电动汽车开发的关键模块。本文将为您介绍BMS的发展方向，以及由Infineon（英飞凌）所推出的相关产品，以及艾睿电子推出的BMS参考设计的功能特性。

电池管理系统是电池充放电的关键器件

BMS是监控和调节电池充电和放电的电子控制电路，是可将有关电池状态的信息，包括检测电池类型、电压、温度、容量、充电状态（SoC）、健康状态（SoH）、功耗、剩余工作时间、充电周期，以及更多特性信息传递给主机系统，并执行电池管理的电子器件。

锂离子电池的BMS需要监控电池的电压和温度，执行电池均衡等关键功能。准确的电池电压测量还将确保电池可在安全工作条件下工作，以符合功能安全要求。由于某些电池化学成分可能会在过压、欠压后或过流时充电变得不稳定。因此，BMS可确保系统中的电池始终在给定化学物质的老化状态（SOA）内运行，通过外部电阻器（NTC）提供每个电池的电压和温度测量、电池均衡，以及将测量结果和诊断信息传送到主微控制器。

BMS的任务是确保电池中剩余能量的最佳利用，为了避免不适当的对电池进行充放电，BMS会保护电池免于深度放电、过压，这是极快充电和极高放电电流会造成的结果。在多电芯电池的情况下，BMS还提供电芯均衡功能，管理不同电芯，使其有相同的充放电需求。

电池管理系统可提升电动汽车的安全性和功能性

BMS可用于监视和控制在许多应用中使用的电池，无论在何处使用，电池均衡IC都是至关重要的安全性和功能性关键因素。BMS可广泛地应用于电动汽车领域，包括电动汽车、卡车和高尔夫球车等非道路车辆，以及叉车等机械。BMS也可将电池用于像是电网和工业电力基础设施的备用电源，像是包括手机信号塔、空调变电站、互联网基础设施、航空支持系统、塔式通信和气象站。此外，也有越来越多的消费产品，如电动自行车和其他休闲车等，需要采用电池供电，并依靠BMS来实现高效和安全的使用。

Infineon针对电池监控和均衡应用，提供了优化的电池管理解决方案。电池管理IC，也称为电池均衡IC或电池监控IC，对许多汽车系统的整体健康至关重要。

Infineon的电池管理IC可用于安全相关应用，汽车BMS解决方案可满足ASIL-D的安全要求，并且符合ISO26262标准。Infineon的电池管理IC可与AURIX™系列微控制器和功能安全的PMIC一起使用，为电压和温度传感与跨各种电池解决方案的均衡和通信，提供了完整的解决方案。

电池监控器件提高电池运作的效率与安全性

由Infineon推出的TLE9012DQU是一款多通道电池监控和均衡IC，专为锂离子电池组设计，适用于汽车领域的各种类型的MHEV（轻度混合动力汽车）、HEV（油电混合动力汽车）、PHEV（插电混合动力汽车）和BEV（纯电动车）等电动汽车、工业（储能系统）的许多应用和消费类（即电动自行车BMS、家庭储能等）应用。TLE9012DQU可实现四个主要功能，包括电池电压测量、温度测量、电池均衡和与主电池控制器的隔离通信。此外，TLE9012DQU还提供必要的诊断工具以确保正常运行，从而保证受控电池周围人员的安全。

TLE9012DQU最多可监控12个串联电池的电压，支持热插拔，每个单元都有专用的16位delta-sigma ADC，具有可选的测量模式，支持SoC（充电状态）和SoH（健康状态）计算的高精度测量，具有数字补偿算法和温度补偿测量的集成应力传感器，和具有与高级的端到端安全机制相同平均滤波器特性的次级ADC，以及用于外部NTC热敏电阻的五个温度测量通道，具有内部温度传感器，集成均衡开关以允许高达200 mA的均衡电流。

TLE9012DQU支持差分稳定的串行2 Mbit/s通信接口，附加四个GPIO引脚，可用于连接外部EEPROM，内部循环例程可触发大多数诊断机制，支持自动均衡过流和欠流检测方案、自动开路负载和开路检测方案、自动NTC测量单元监测方案，支持端到端CRC安全iso UART/UART通信、紧急通信模式，它是符合ASIL D安全要求的ISO 26262安全组件，并是符合RoHS的绿色产品。

TLE9012DQU具有一流的应用稳固性，拥有Infineon技术和器件架构保证在噪声下的最佳性能，具有最低系统成本，采用小型封装（TQFP-48）并具有高功能集成，可实现精简的外部BOM。

功能完善的电池管理系统参考设计

艾睿电子针对电动汽车应用推出了电池管理系统（BMS）参考设计，BMS是监控和调节电池充电和放电的电子控制电路。该参考设计由Infineon功能强大的汽车级Traveo II MCU CYT2B97、AFE TLE9012D和收发器TLE9015D所组成。TLE9012DQU实现了电池电压测量、温度测量、电池均衡和隔离通信四大功能，TLE9015D则作为收发器连接TLE9012DQU和MCU主电池控制器。此外，该解决方案还集成了压力检测、RTC以及系统电压和电流传感功能。

此BMS参考设计具有低成本和优化尺寸、减少软件工作量、缩短上市时间等优点，可均衡和监控多达12个串联电池，具有12通道专用16位delta-sigma ADC电池电压监视器，精度约为5.8mV，采用2Mbit/s iso-UART的7μS快速同步电池电压采样，具备高达200mA的内部电流均衡和5通道温度传感器，可保留压力传感器和外部RTC，支持系统电压和电流感应。

BMS参考设计采用了Infineon的CYT2B97CACES、TLE9012DQU、TLE9015DQU、TLE9014SH、TLE9351VSJ、KP256TMA、S6BP201A1A1AST2B20A，以及ADI的AD8601WARTZ、TL6654AHS6-1.25#WTRMPBF、LT8301ES5#WTRMPBF，Skyworks的Si8931D-IS4、Si8921BD-IS4，Bourns的SM91502ALA、SRP3020TA-2R2M、CDSOT23-T24CAN、SRF3225TAFD-101Y、SRF9045A-701Y、SM8S24CA-Q，以及Molex的348260160、348240164、348260240、348240244、5023520200、5023510200等核心芯片，可使用于HEV、PHEV、BEV等电动汽车应用。

结语

电动汽车的电池管理对于汽车的安全性与效能扮演着关键性的角色，能够大幅地提升电动汽车的安全性与充放电效率，将有助于促使更多消费者从燃油车投向电动汽车的怀抱，进一步扩大电动汽车的市场占有率。Infineon推出的BMS解决方案，以及由艾睿电子推出的BMS参考设计，将有助于相关厂商开发出性能更优异的产品，也可大幅提升产品的开发速度，值得您深入了解与采用。