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2019年06月19日 | 接连意外自燃惹争议，电动汽车如何用BMS来“消消火”？
2019-06-19 来源：EEWORLD
近日，上海一辆Tesla Model S电动豪华轿车在地下车库里，在未启动、未碰撞、未充电的三“未”状态下无端自燃。无独有偶，同一天，西安蔚来授权服务中心一辆正在维修的蔚来ES8电动汽车也发生了自燃，为这场电动汽车的信任危机火上浇油。后经相关部门初步判定，两次自燃皆由于电池短路导致。
Tesla Model S电动豪华轿车自燃（图片来源于网络）
一辆电动汽车的充电过程有三个关键角色：电芯、BMS电池管理系统以及传感器，三者之间的完美配合将使电动汽车充电状态下的安全更有保障，否则可能导致自燃现象。其中，BMS能够让电动汽车与动力电池有良好的“沟通”，并保证电池组在安全区间里运行。此外，BMS还能根据环境温度、电池状态以及车辆需求等因素调整电池的充放功率等。近日，全球领先的高性能模拟技术企业ADI电池管理系统资深应用工程师王成在某论坛上发表演讲，详细介绍了ADI高性能高可靠性的锂电池管理系统。
多维提升， BMS“硬”实力这样炼成
众所周知，按照电动汽车对电池管理的需求，BMS具备的功能包括SOC/SOH（充电状态/运行状态）估算、故障诊断、均衡控制、热管理和充电管理等。ISO26262定义的功能安全标准涵盖了产品的管理、开发、生产、经营、服务和报废等阶段，覆盖产品的整个生命周期，产品开发时主要关注的阶段有概念、系统级开发、硬件开发和软件开发等阶段。在功能安全概念阶段要做系统危害分析和风险评估，得出汽车安全完整性等级ASIL（Automotive Safety Integrity Level），ISO26262标准规定了A到D四个安全等级，其中D级为最高等级，相应的需求最为苛刻。
在得出安全等级ASIL后，需要设立安全目标（Safety Goal），并提出相应的安全需求（Safety Requirement）和安全机制（Safety Mechanism），并在必要的时候做功能安全等级分解。据王成介绍，一般而言主流车厂认为BMS应该需要达到的安全等级至少是ASIL-C，而ADI的BMS产品在开发时，对其功能安全从信号采集诊断、温度监测、FTTI等多方面进行了充分验证，并且提供了外部器件的故障的诊断覆盖方法，树立了高性能高可靠性BMS系统的行业标准。
ADI BMS产品设计的四大理念
ADI BMS产品的另一大优势在于锂电池的管理精度，无论面对什么环境，都能把精度误差控制在非常小的范围内，且可以保持十年不变。这就能让车厂以及电池供应商大胆使用它的电池容量，不会因为精度不够而缩手缩脚，也能在同样电池容量下提高电动汽车的整体续航里程。“能做到这样成绩主要是因为ADI BMS产品内嵌了一个被称为Buried Zener Reference的技术，这是个非常稳定的基准源，能够给测量系统提供很精确的特性。”王成解释道。
Buried Zener Reference技术为系统提升测量精度
此外，随着主机厂对动力电池的轻量化、降成本变得越来越敏感，为了进一步推动电动汽车的发展，ADI推出了无线BMS，去除了汽车的线缆连接，降低了汽车重量的同时减小了系统的复杂度，并增加了系统的可靠性。无论是CAN总线还是isoSPI总线，采用菊花链方式将电池监控芯片串联起来，一旦某处连接出现问题，整个系统都将瘫痪，而无线通讯BMS可以减少接插件失效风险，单点的失效对整体的影响有限。
揭秘ADI高压电池管理IC，实现先进BMS系统少不了它
事实上，ADI 已经在汽车电池行业深耕多年，从第一款电池管理IC开始，ADI坚持以最好的产品性能提供最优秀的BMS解决方案。目前产品已经发展到第五代，在性能和功能安全方面都做到了业界顶尖。
ADI电池管理IC的研发历史
据王成分享，在铅酸电池管理领域，ADI 占有绝对市场份额，现在也已经延伸至锂电池领域，同样拥有很高的市场份额。ADI 的多节电池、高电压电池组监视器系列是完整的电池监视IC，它们内置了 16 位 ADC、精准的电压基准、一个高电压输入多路复用开关MUX和一个SPI/isoPSI接口。可以把这些器件以菊花链的方式串联起来 （无需使用光耦合器或光隔离器）以监视到长串联接电池中每节电池电压。LTC6811 / LTC6812 / LTC6813 / LTC6810 多节电池的电池组监视器，就是专为汽车和运输机械应用，满足 AEC-Q100 标准。
ADI完整的电池组监视IC
在演讲上，王成重点介绍了ADI电池组监视器LTC681X系列。以ADI 第四代锂电池组监控 IC产品LTC6811为例，这是一款面向混合动力/电动汽车的完整电池测量器件，能够测量多达12个串接式电池的电压，并具有优于0.04%的准确度。多个LTC6811可采用菊花链连接，该IC也可提供业界最快的转换速度和最佳数据保护。此外，LTC6811与SmartMesh无线网格网络系统相结合，更是可解决汽车配线线束和连接器所引起并长期存在的可靠性问题。
结束语
BMS控制方法作为动力电池中心控制思想，直接影响动力电池的使用寿命及电动汽车的安全运行与整车性能，对续航更是具有重大影响。因此，做好电池管理系统，将极大促进电动汽车的长期发展。ADI从开发高性能高可靠性BMS系统做起，持续为汽车产业添砖加瓦，致力于带领我们进入一个更智能、环保、安全的电动汽车时代。
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