电动汽车电池变得更加复杂

电动汽车 （EV） 并不新鲜。它们实际上早于亨利·福特（Henry Ford）100年前成名的汽油动力汽车。然而，他们的缺陷是显而易见的，他们注定要（接近）过时，直到最近，也许是15年前，当他们卷土重来时。至少从公关的角度来看，特斯拉为电动汽车所做的工作比其所有前辈的总和还要多。

就像我们每天使用的许多技术一样，主流电动汽车所需的技术也需要帮助。值得庆幸的是，这种帮助正在路上，无论是为车辆供电的电池还是管理这些电池子系统的IC。

这两个概念都是从消费电子行业开始的，主要是主流笔记本电脑和智能手机。显然，规模完全不同，但概念是相同的。例如，在PC/笔记本电脑繁荣时期，锂电池技术得到了极大的改进，这项研究为当今电动汽车中使用的电池铺平了道路。由于电动汽车所需的功率水平，电池需要从大约 3 V 移动到今天的 400 和 800 V 系统，实现这一飞跃所需的测试是巨大的。在此视频中了解更多信息。

与此同时，电动汽车中使用的电池管理系统（BMS）也必须实现类似的飞跃。当您的智能手机或笔记本电脑出现故障时，您可以重新启动，或者在极端情况下，您将失去设备的服务。对于汽车故障，情况并非如此。因此，消除所有故障的压力是巨大的。

英飞凌是电池管理系统的领导者之一，在电压链的各个层面都拥有丰富的经验。就汽车而言，更高的电压水平需要使用更多的电池，这意味着更复杂的BMS，具有相同的口头禅 - 故障不是一种选择。

BMS 的复杂性不断增加

典型的汽车电池单元，取决于其化学性质，标称电压在 3.2 到 4.3 V 之间。因此，典型的 400 V 电池组需要 100 多个电池。如今，随着许多主要汽车制造商转向 800 V，串联电池（以及相关的电池检测 IC）数量必须翻一番，达到 200 多节。

在任何给定时间，电池中都会监控两个关键参数，即电池单元电压和电池组内多个位置的温度。此外，汽车制造商平衡电池组中所有电池的电荷，以确保电池正确、均匀地充电和放电。这既是出于安全原因，也是出于磨损原因。这些任务通常由电池监控和平衡IC（也称为电池管理IC）执行。

最新的电池管理IC，包括英飞凌的TLE9012DQU，可以处理多个串联电池，英飞凌器件最多可处理12个电池。每个单元的专用ADC和高系统集成度可显著降低汽车制造商的成本。每个TLE9012DQU器件还具有五个用于温度监控的输入，无需外部组件即可提供抗热插拔的鲁棒性。

准确性是关键

BMS设备的准确性至关重要，这与车辆中部署的电池化学成分有很大关系。目前使用的两种主要化学品是镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LFP）。NMC电池往往具有更高的性能和更高的密度，因此对于给定的电池容量，它们的重量更轻。相反，LFP电池往往更便宜，但对于给定容量来说更重。它们通常用于许多低端电动汽车，但时间会证明即使是这些车辆是否会转向NMC使用。

LFP电池还需要更高精度的BMS，因为它们具有独特的充电曲线，比NMC等其他化学物质更平坦。这种特性也会随着细胞的寿命而变化。让BMS“了解”电池如何随时间变化至关重要。例如，与经过数千次循环的电池相比，全新的电池充电方式不同，并且在充满电时具有更高的容量。如果BMS不承认这一点，可能会出现问题。电池的磨损和降解也因许多因素而异，包括温度和使用。这适用于LFP和NMC电池。

无线电池管理系统

电池管理系统的下一个演变是无线处理通信。正如您所料，在考虑这种配置之前，必须进行彻底的测试。通用汽车大约一年前宣布，它将在其由伟世通提供的悍马电动汽车中部署首款无线BMS。通过移除一些电线和相关线束，汽车制造商可以节省成本和重量。无线BMS的另一个优点是通过移除多个连接器来节省生产自动化，这通常需要在装配线上进行人工劳动。将无线信号放在通常的金属盒内有助于保持这些信号的完整和坚固。

英飞凌基于低功耗蓝牙的无线BMS解决方案，该解决方案允许使用基于蓝牙协议运行的专有高性能网状网络。星形网络和网状网络配置之间的这种混合允许信号最有效地通信，并在连接丢失时通过其他节点重新路由。

电动汽车即将到来，因为大多数主要汽车制造商都承诺，未来几年他们的车辆将有很大一部分由电池供电。BMS必须跟上步伐。

审核编辑：郭婷