电动汽车被视为汽车产业发展的明日之星,事实上,在汽车发展历史上,电动汽车的出现比内燃机驱动汽车的时间还要早,但因为当时的电池驱动技术并不成熟,在石油开采与内燃机的快速发展下,电动汽车反而被内燃机汽车所取代。
时至今日,当前的电动汽车的性能已经不亚于传统的内燃机汽车,甚至有许多超跑等级的电动汽车性能已经超越内燃机汽车的表现,这是因为电动汽车的电动机较传统汽车有更佳的扭力表现,且通常车身较轻,因此具有相当不错的加速性。
不过,电动汽车则在续航力较短、充电时间较长方面,让许多使用者在购买时犹豫不决,要改善这些问题,则有赖于优秀的汽车锂电池管理系统(Battery Management System, BMS),来改善电动汽车的性能表现。
电池管理系统的主要功能是检测电动汽车动力电池各项状态参数,包括单体电压、总电压、电流、温度等,同时通过模拟前端采集数据,进行电池电量(State of Charge, SOC)、电池状态(State of Health, SOH)、电池能量(State of Power, SOP)估算和电池均衡。做好电池系统的管理工作,一方面可以增强车辆的续航力,延长电池的使用寿命,也可以确保系统不会过热导致故障发生。
电池管理系统架构与技术关键要素包含最底层之电池芯(Cell)温度与电压的侦测与纪录,并将此信息传送到上一层的电池模块监测单元(Battery Monitor Unit, BMU)。电池模块监测单元除了监控电池芯的状态外,另一个重要功能是进行主/被动电池平衡,以补偿轻微的电池不匹配,并可有效延长电池组工作寿命。电池模块管理单元之间可透过CAN、SPI或UART等通信协议来传送相关信息,并且可进一步将信息传送到更上层之电池管理系统控制单元(Battery Control Unit, BCU),BCU再根据这些信息来实现对电池进行管理、警示与安全保护等控制策略,以增强电池模块的使用寿命与安全性。
时至今日,当前的电动汽车的性能已经不亚于传统的内燃机汽车,甚至有许多超跑等级的电动汽车性能已经超越内燃机汽车的表现,这是因为电动汽车的电动机较传统汽车有更佳的扭力表现,且通常车身较轻,因此具有相当不错的加速性。
不过,电动汽车则在续航力较短、充电时间较长方面,让许多使用者在购买时犹豫不决,要改善这些问题,则有赖于优秀的汽车锂电池管理系统(Battery Management System, BMS),来改善电动汽车的性能表现。
电池管理系统的主要功能是检测电动汽车动力电池各项状态参数,包括单体电压、总电压、电流、温度等,同时通过模拟前端采集数据,进行电池电量(State of Charge, SOC)、电池状态(State of Health, SOH)、电池能量(State of Power, SOP)估算和电池均衡。做好电池系统的管理工作,一方面可以增强车辆的续航力,延长电池的使用寿命,也可以确保系统不会过热导致故障发生。
电池管理系统架构与技术关键要素包含最底层之电池芯(Cell)温度与电压的侦测与纪录,并将此信息传送到上一层的电池模块监测单元(Battery Monitor Unit, BMU)。电池模块监测单元除了监控电池芯的状态外,另一个重要功能是进行主/被动电池平衡,以补偿轻微的电池不匹配,并可有效延长电池组工作寿命。电池模块管理单元之间可透过CAN、SPI或UART等通信协议来传送相关信息,并且可进一步将信息传送到更上层之电池管理系统控制单元(Battery Control Unit, BCU),BCU再根据这些信息来实现对电池进行管理、警示与安全保护等控制策略,以增强电池模块的使用寿命与安全性。
例如上面的电池管理系统,采用了NXP公司MC33771 + MC33664的解决方案。
MC33771是NXP 14通道电池采样,并达到ASIL-C等级认证的锂电池管理芯片,芯片内集成高达300mA电流被动均衡管理MOS管,支持欠/过压、过温、开路、短路等故障检测,具有高精度检测电压和电流集成库仑计功能,MC33771还支持7路温度采样输入,且支持热拔插。
MC33664为隔离网络高速收发器,可支持2.0MHz的隔离差分信号(TPL)通信和4.0MHz SPI通信,实现MC33771与主控MCU之间的通信。
电池管理单元(BMU)处理器(MCU)采用NXP公司的MKEAZ128MLK4。
电池控制单元(BCU)处理器(MCU)采用NXP公司的MPC5744P ASIL-D级芯片,供电采用的是带有功能安全及CAN收发器的ASIL-D级芯片FS6522。
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