电动汽车高压电池管理系统(BMS)设计考虑因素

电动汽车高压电池管理系统 (BMS)技术正在迅速发展。为了从单次充电中获得更多里程、减少充电时间并最大限度地降低 EV 电池组的总成本，设计人员正在采用新的电池化学成分并尝试新的架构。智能电池接线盒 (BJB) 和域控制 BMS 是 EV BMS 架构的下一个演进步骤，可提供更高的设计灵活性、更低的软件开销和更高的电池组性能。

智能BJB

传统的 BMS 具有三个主要子系统：电池管理单元 (BMU)、BJB 和电池监控单元 (CSU)。BMU 包含主 BMS MCU，它负责电池组的充电状态 (SoC) 和健康状态 (SoH) 计算。SoC 和 SoH 的精确测量是降低成本和准确表示电池寿命和行驶里程的关键。此外，电池组电压和电流监控、绝缘电阻测量以及接触器和热熔丝驱动器所需的大部分电子设备都位于 BMU 上。CSU 包含用于电池电压和温度监控的电子设备，BJB 主要用作机电盒，分流器、接触器和热熔保险丝位于其中。

TI 最新的电池监控器和平衡器（例如BQ79616-Q1）支持广泛的电池化学成分，包括 LiFePO 4，以提高电池电压监控精度并实现精确的 SoC 和 SoH 测量。

传统的 BMS 架构需要在 BMU 和 BJB 之间运行许多电缆，这会消耗电池组中宝贵的空间并增加汽车的重量。作为回应，制造商越来越多地将 UIR 传感器（用于电池组电压、电流和绝缘电阻测量）、接触器驱动器和热熔丝驱动器等电子设备转移到 BJB。这些智能 BJB 显着减少了 BMU 和 BJB 之间的布线量，同时为在电池组中定位 BMU 和 BJB 提供了更大的灵活性。BMU 成为低电压板，降低了其复杂性和成本。

这种新的设计架构提出了新的挑战：智能 BJB 和 BMU 仍然需要通过控制器局域网 (CAN) 总线或隔离菊花链等选项相互通信。CAN 方法要求您在 BJB 上放置安全 MCU、CAN 收发器和相关电源电路。另一方面，隔离菊花链提供简单的两线双绞线协议，不需要任何 MCU 或相关软件，满足 OEM 降低复杂性和降低物料清单成本的要求。

在智能 BJB 中，UIR 传感器与 BMU 以及 BJB 上的所有其他电路通信，无需 MCU。UIR 传感器使用与位于 CSU 上的单元监视器相同的隔离菊花链，从而使 BJB 和所有 CSU 能够位于相同的隔离菊花链总线上并与 BMU 通信。

该图显示了从传统 BMS (a) 到具有智能 BJB 的 BMS (b) 的过渡。

域控裸金属管理系统

BMS架构演进的下一步是将BMU从电池组中取出，集成到动力总成域控制器中，创建域控BMS。该架构的关键推动因素是智能 BJB 和 BMU 的低压板。这样的架构大大降低了硬件和软件BMS设计的复杂性和成本。

该图显示了从具有智能 BJB 的 BMS (a) 到域控制的 BMS (b) 的转变。

域控BMS架构需要域控制单元（DCU）和电池组之间的通信接口。采用标准化的通信接口使 OEM 能够使用现成的 DCU 并减少对任何特定半导体供应商的依赖。TI 的高性能、完全可扩展解决方案的汽车 BMS 产品组合使 OEM 和一级制造商能够在其车队电气化时实现其性能和成本目标。

审核编辑：汤梓红