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  BMS芯片主要廠商在歐美

  在BMS芯片中，可供選擇的AFE并不多。我們能接觸到的AFE內(nèi)部結(jié)構(gòu)大同小異，不同點(diǎn)在于采樣通道數(shù)、內(nèi)部ADC的數(shù)量、類型和架構(gòu)。

  AFE的主要供應(yīng)商有ADI、TI、ST、松下、NXP和瑞薩。其中ADI的產(chǎn)品線主要來(lái)自收購(gòu)的凌力爾特和美信(2019年，ADI收購(gòu)凌力爾特后，和通用汽車等整車企業(yè)合作研發(fā)無(wú)線 BMS，推出了無(wú)線 BMS 系統(tǒng)與平臺(tái)，在電池生產(chǎn)至回收的全周期內(nèi)檢測(cè)電池?cái)?shù)據(jù)并分析，使動(dòng)力電池價(jià)值最大化)，瑞薩的產(chǎn)品主要來(lái)自收購(gòu)來(lái)的Intersil。AFE產(chǎn)品的供應(yīng)商主要是國(guó)外的企業(yè)，國(guó)內(nèi)目前沒(méi)看到有哪家廠商提供AFE芯片。

  從MCU方面來(lái)看，供應(yīng)商主要有TI、ST、NXP、英飛凌、瑞薩等。目前國(guó)內(nèi)也有很多MCU廠商都在積極布局車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，如中穎電子、兆易創(chuàng)新、北京君正、芯?？萍?、國(guó)民技術(shù)、紫光國(guó)微、納思達(dá)、樂(lè)鑫科技、博通集成、復(fù)旦微電、上海貝嶺、晶豐明源等等。

  在ADC方面，目前主要的供應(yīng)商有TI、ADI、ST、瑞薩等，多數(shù)是美國(guó)廠商，ST雖然有，但產(chǎn)品系列比較少。國(guó)內(nèi)主要有上海貝嶺、思瑞浦、圣邦股份、芯海科技。

在數(shù)字隔離方面，主要用在高低壓之間的數(shù)字通信，比如在BMS主控板上的高壓采樣與MCU之間的SPI通信，以及采樣板AFE與MCU的SPI通信。主要供應(yīng)商有ADI、TI、Silicon Labs等。當(dāng)然，除了使用數(shù)字隔離器外，也可以使用光耦、或者變壓器隔離方案。

  比較有代表性的BMS芯片

  TI高精度電池監(jiān)控、平衡、保護(hù)器

汽車電氣化呈不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)快速發(fā)展，BMS系統(tǒng)成為首要核心問(wèn)題。TI在電動(dòng)汽車BMS領(lǐng)域頗有建樹(shù)，先后發(fā)布了符合ASIL D標(biāo)準(zhǔn)的有線BMS和無(wú)線BMS解決方案，領(lǐng)先業(yè)界。

  ST L9963E電池監(jiān)測(cè)保護(hù)芯片

  意法半導(dǎo)體(ST)引領(lǐng)半導(dǎo)體市場(chǎng)多年，芯片應(yīng)用橫跨多個(gè)領(lǐng)域，也成為了汽車芯片的主要供應(yīng)商。在汽車領(lǐng)域，為滿足市場(chǎng)及設(shè)計(jì)需求，推出了L9963E電池監(jiān)測(cè)保護(hù)芯片，旨在解決全球包括中國(guó)電動(dòng)汽車共同面臨的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)難題。新產(chǎn)品采用一個(gè)獨(dú)特的架構(gòu)，能夠測(cè)量4到14個(gè)串聯(lián)電池單體，樣本信號(hào)之間解除同步?jīng)]有任何延遲，測(cè)試結(jié)果證明，雖然可以菊鏈?zhǔn)竭B接 31個(gè)L9963E，但是整鏈延遲仍然不到 4 s。

  L9963E 的電壓測(cè)量準(zhǔn)確度非常高，最大誤差為 ±2 mV，同時(shí)還能測(cè)量電流，了解每個(gè)電池單體的實(shí)際容量。此外，該產(chǎn)品的架構(gòu)確保每個(gè)電池單體都有專門(mén)的資源用于處理芯片監(jiān)測(cè)到的電數(shù)據(jù)，而市面同類產(chǎn)品通常在電池單體之間共享數(shù)據(jù)處理資源。通過(guò)為每個(gè)單體提供專用處理資源，我們可以提供同步讀數(shù)，并可以避免因解除同步而引起的延遲。在菊鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)，L9963E 還可以通過(guò)串行總線通信，帶寬達(dá)到2.66 Mbps，而業(yè)內(nèi)帶寬大多數(shù)都徘徊在 1 Mbps 左右。因此，讀取和處理 434 個(gè)電池單體需要 4 毫秒到 16 毫秒。

  EVAL-L9963E-MCU

隨著電動(dòng)汽車變得越便宜，成本制約因素變得越重要。功能強(qiáng)大但價(jià)格太高的芯片會(huì)失去大部分吸引力。與眾不同的是，L9963E提供豐富的功能，但是沒(méi)有增加裸片尺寸，繼續(xù)保持成本效益。此外，傳統(tǒng)的 BMS芯片要求每個(gè)電池單體必須并聯(lián)一個(gè)外部齊納二極管。在組裝過(guò)程中，系統(tǒng)無(wú)法知道哪個(gè)電池單體第一個(gè)接觸連接器，而且，這始終是一個(gè)隨機(jī)事件，因此，每個(gè)電池單體上的齊納二極管都要保護(hù)電池管理芯片。L9963E采用熱插拔和穩(wěn)健架構(gòu)，工程師可以不用這些齊納二極管，從而簡(jiǎn)化了印刷電路板布局，降低了總體成本。

  ADI 12路電池監(jiān)視器

  據(jù)ADI官網(wǎng)顯示，早在2008年就推出了第一款集成式高壓電池堆棧監(jiān)控器，至今已經(jīng)迭代更新到第四代，第五代產(chǎn)品還在研發(fā)階段。

  LTC6811-1框架圖 圖源：ADI

  LTC6811-1是ADI的第四代BMS IC，是一款電池組監(jiān)視器，最高可對(duì)12個(gè)串聯(lián)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，測(cè)量精度比ST L9963更高，總測(cè)量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測(cè)僅需290μs。LTC6811-1可將多節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)，因此該芯片可在高電壓的電池串中完成電池狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該芯片給還具有ISOSPI接口，可實(shí)現(xiàn)與器件之間高速的遠(yuǎn)程通信。LTC6811-1能將12組電池通過(guò)菊花鏈連接，實(shí)現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，并根據(jù)電池當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行暫停和啟動(dòng)操作，該芯片采用隔離式電源供電。

  英飛凌 多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng) IC

  英飛凌推出的電池管理IC包括 TLE9012DQU 和 TLE9015DQU 兩個(gè)型號(hào)，為電池監(jiān)控和均衡提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的解決方案。新電池管理IC可實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量精度與卓越的應(yīng)用魯棒性，為電池模塊、無(wú)模組電池技術(shù)及電池底盤(pán)一體化技術(shù)的電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供系統(tǒng)解決方案，可讓汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)解決方案能夠達(dá)到汽車功能安全最高等級(jí)ASIL-D的要求，并符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)。

  英飛凌的這套IC產(chǎn)品適用于工業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)和汽車級(jí)應(yīng)用，如輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(MHEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)、插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)和純電動(dòng)汽車(BEV)，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)、兩輪和三輪電動(dòng)車的電池管理系統(tǒng)等應(yīng)用，該IC系列產(chǎn)品包括TLE9012DQU和TLE9015DQU兩個(gè)型號(hào)。

  其中，TLE9012DQU是一款多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng)芯片，能夠進(jìn)行高度精確的電壓測(cè)量，以便估算電池充電狀態(tài)(SoC)和電池健康狀態(tài)(SoH)，這也是所有電池管理系統(tǒng)都必須滿足的關(guān)鍵要求。

  TLE9015DQU是一款電池監(jiān)控收發(fā)器芯片，用于將鋰電池里的多個(gè)TLE9012AQU以菊花鏈結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。通過(guò)兩對(duì)UART和iso UART接口可支持環(huán)型通信，降低成本并提高系統(tǒng)的效率。通過(guò)集成故障管理單元，該模塊還可實(shí)現(xiàn)雙向信息流。