導讀：電池管理系統(tǒng)（BMS）是電動汽車的核心關鍵技術，其主要分為兩部分，第一部分是前端模擬測量保護電路 （AFE），包括電池電壓轉換與量測電路、電池平衡驅動電路、開關驅動電路、電流量測、通訊電路；第二部分是后端數據處理模塊，就是依據電壓、電流、溫度等前端計算，并將必要的信息通過通信接口回傳給系統(tǒng)做出控制。目前電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）產品設計方案，被國外廠商壟斷，都選用國外半導體IC廠商提供的電池管理IC，并以其應用方案為參考進行設計。

電池管理系統(tǒng)（BMS）是一個本世紀才誕生的新產品，因為電化學反應的難以控制和材料在這個過程中性能變化的難以捉摸，所以才需要這么一個管家來時刻監(jiān)督、調整、限制電池組的行為，以保障使用安全，其主要功能為：

1. 實時監(jiān)測電池狀態(tài)。通過檢測電池的外特性參數（如電壓、電流、溫度等），采用適當的算法，實現電池內部狀態(tài)（如容量和SOC等）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運行的基礎和關鍵；

2. 在正確獲取電池的狀態(tài)后進行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報警等；

3. 建立通信總線，與顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機等實現數據交換。

電池管理系統(tǒng)（BMS）主要分為兩部分，第一部分是前端模擬測量保護電路 （AFE），包括電池電壓轉換與量測電路、電池平衡驅動電路、開關驅動電路、電流量測、通訊電路；第二部分是后端數據處理模塊，就是依據電壓、電流、溫度 等前端計算，并將必要的信息通過通信接口回傳給系統(tǒng)做出控制。

目前電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）產品設計方案，被國外廠商壟斷，都選用國外半導體IC廠商提供的電池管理IC，并以其應用方案為參考進行設計。

Maxim、Linear Technology（已被ADI收購）、Intersil、TI、ADI、NXP是主要方案提供商。

Maxim方案

Maxim系列產品構建完備的12節(jié)電池監(jiān)測方案，Maxim的電池監(jiān)測器（MAX172XX等系列）、電池保護器（DS277X系列）以及電池選擇器（MAX1538）能夠有效延長電池工作壽命，確保安全、可靠的系統(tǒng)工作。其系列高壓器件有助于實現向低碳能源方案的轉變，器件集成了先進的功能，可降低電池管理系統(tǒng)的尺寸、成本和設計復雜度。消費者則可獲得更高的系統(tǒng)可靠性、更長的電池使用時間和更快的產品上市時間。

Maxim方案特點：

1.極大地簡化了多節(jié)電池組的設計。器件包含12個測量通道，采用電容隔離式階梯形SMBus通信總線，大大減少了元件數量，降低成本。這種獨特的架構允許連接多達31個器件至串聯電池組，對多達372節(jié)電池進行監(jiān)測?；陔娙莸?a target="_blank">接口提供了成本極低的電池組間隔離，消除了級聯電氣故障。

2.具有優(yōu)異性能，Maxim的高壓、小尺寸BiCMOS工藝具有業(yè)內最高耐壓（80V）和優(yōu)異的ESD保護（±2kV，人體模式）以及熱插拔功能，在較寬的工作溫度范圍內確保符合AEC-Q100標準，保持高度可靠性。

3.模擬前端包含12通道電壓測量數據采集系統(tǒng)和一組高壓、帶故障容錯的開關輸入。高速、12位ADC對測試的電池電壓進行數字化。采用兩相掃描技術，獲取電池測量數據并修正誤差，該技術可同時測量電池電壓，在10μs內完成全部120節(jié)電池的電壓測量采樣，即使在嘈雜系統(tǒng)中也能確保優(yōu)異的精度。在整個電池標稱工作溫度范圍內誤差小于±0.25%，在整個AEC-Q100 2類溫度范圍內誤差小于±20mV。

4.可將功耗降低10倍（工作模式下電流為100μA），以延長電池使用時間。獨特的內置關斷電路將功耗降至極低水平（漏電流僅為1μA），使電池可以保存若干年，而不損耗電池電量。

5.針對汽車應用優(yōu)化設計，Maxim方案內部具有配置和自診斷模式，這對于安全監(jiān)測系統(tǒng)的工作至關重要，能夠在存在磁場和瞬態(tài)噪聲的惡劣環(huán)境下確保無故障工作。Maxim采用大電流注入、帶狀線和車內監(jiān)測等多種方式對IC進行全面測試，確保在具有強瞬態(tài)電信號和磁場干擾的電動車電池組中可靠工作。器件具有FMEA標準規(guī)定的引腳開路和短路故障檢測功能，并能夠處理內部電路故障。

Maxim方案圖

Linear Technology方案

Linear technology的多節(jié)電池、高電壓電池組監(jiān)視器系列是完整的電池監(jiān)視 IC，它們內置了 12 位 ADC、精準的電壓基準、一個高電壓輸入多工器和一個串行接口。可以把這些器件串聯起來 （無需使用光耦合器或光隔離器） 以監(jiān)視到長串聯接電池中每節(jié)電池。

Linear Technology的LTC6804-1 / LTC6804-2 - 多節(jié)電池的電池組監(jiān)視器，專為汽車和運輸應用，特定封裝的 AEC-Q100 數據。

方案特點：

1.可測量多達 12 個串聯電池的電壓，可堆疊式架構能支持幾百個電池

2.內置 isoSPITM 接口： 1Mbps 隔離式串行通信，采用單根雙絞線，長達 100 米， 低 EMI 敏感度和輻射

3. 1.2mV 最大總測量誤差，可在 290μs 內完成系統(tǒng)中所有電池的測量：同步的電壓和電流測量

4. 具頻率可編程三階噪聲濾波器的 16 位增量累加 （ΔΣ） 型 ADC

5. 針對 ISO26262 標準的系統(tǒng)工程設計，具可編程定時器的被動電池電荷平衡

6. 5 個通用的數字 I/O 或模擬輸入： 溫度或其他傳感器輸入，可配置為一個 I2C或 SPI 主控器

7. 4μA 睡眠模式電源電流

Linear Technology方案應用圖