TI推出主動(dòng)均衡方案TIDA00817 簡(jiǎn)化電動(dòng)車(chē)電源管理設(shè)計(jì)

“德州儀器汽車(chē)電子主要瞄準(zhǔn)三方面進(jìn)行投資，安全、綠色以及更有趣。”TI模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理姚志成表示。

關(guān)于汽車(chē)市場(chǎng)的策略

姚志成介紹道，TI的汽車(chē)電子發(fā)展歷程可以追溯到20世紀(jì)80年代初，當(dāng)時(shí)TI為福特和通用開(kāi)發(fā)了業(yè)界首款車(chē)用的ADC，90年代初就開(kāi)始布局車(chē)用MCU。2005年，TI正式進(jìn)入車(chē)用MSA市場(chǎng)，2010年車(chē)用電子收入突破10億美元大關(guān)。目前，TI車(chē)用市場(chǎng)有50余條產(chǎn)品線(xiàn)，2013年獲得了Continental和GM供應(yīng)商獎(jiǎng)，可以說(shuō)在車(chē)用市場(chǎng)中占據(jù)著重要地位。

而TI針對(duì)車(chē)用市場(chǎng)的銷(xiāo)售策略也給與了重視，目前70%的汽車(chē)重點(diǎn)客戶(hù)都由TI單獨(dú)的銷(xiāo)售負(fù)責(zé)，“這樣的好處是客戶(hù)能第一時(shí)間拿到TI的產(chǎn)品，無(wú)論從客戶(hù)角度還是市場(chǎng)需求來(lái)考慮都是非常合適的。”姚志成說(shuō)。

姚志成介紹，TI將汽車(chē)產(chǎn)品分為五大部分，分別為高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)、信息娛樂(lè)和儀表總成、混合動(dòng)力/純電動(dòng)汽車(chē)和傳動(dòng)總成、車(chē)身電子與照明以及被動(dòng)安全系統(tǒng)等。

電池管理是新能源動(dòng)力系統(tǒng)重中之重

眾所周知，電池管理技術(shù)是新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)最大的區(qū)別之處，車(chē)用電池管理技術(shù)非常難，這不光關(guān)系到車(chē)子的續(xù)航里程，還關(guān)乎安全駕駛等多方面。

電源管理是件非常復(fù)雜的事情，每個(gè)電池都需要監(jiān)控溫度、電壓、電流、充放電的過(guò)程，這些信息也要傳送給主機(jī)，因此還需要通信模塊，這就是BMS系統(tǒng)。目前芯片廠(chǎng)商最關(guān)注的同時(shí)也是整個(gè)BMS系統(tǒng)最核心的就是監(jiān)控單元，當(dāng)然這也是消費(fèi)者所關(guān)注的，只不過(guò)消費(fèi)者關(guān)注的點(diǎn)更淺顯，“消費(fèi)者關(guān)注車(chē)怎么樣跑得遠(yuǎn)，怎么樣充電快，怎么樣才能更安全。”姚志成表示。

“每輛車(chē)都有數(shù)百節(jié)電池，每個(gè)電池有很大的差異性，世界上沒(méi)有兩片一樣的樹(shù)葉，電池也是一樣，沒(méi)有一模一樣的電池，這會(huì)給電源管理帶來(lái)一系列挑戰(zhàn)。”姚志成說(shuō)道。“由于電池有差異性，當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿(mǎn)后，系統(tǒng)就會(huì)停止充電，這樣其他電池沒(méi)有充滿(mǎn)，而放電時(shí)刻未充滿(mǎn)的電池會(huì)率先放電完畢。等到第二個(gè)充電循環(huán)時(shí)由于“好電池”里面還有電，這樣會(huì)充得更快，長(zhǎng)此以往點(diǎn)亮差距會(huì)越來(lái)越大，造成電池利用率下降，這樣續(xù)航時(shí)間會(huì)越來(lái)越少，所以必須要有電池均衡。”

主動(dòng)均衡與被動(dòng)均衡

目前市場(chǎng)上有兩種均衡方式，一種是被動(dòng)均衡另外一種是主動(dòng)，被動(dòng)均衡的意思是讓還有能量的電池放電，達(dá)到一致的電量結(jié)果，而主動(dòng)均衡則是讓電量多的給電量少的電池進(jìn)行充電，顯而易見(jiàn)被動(dòng)均衡雖然有損耗，但設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，主動(dòng)均衡的效率高、無(wú)需額外散熱但設(shè)計(jì)復(fù)雜。

姚志成介紹到，為了簡(jiǎn)化主動(dòng)均衡設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，TI在今年7月特別推出了TIDA-00817主動(dòng)均衡方案，這是全球首款能做16節(jié)電池均衡的主動(dòng)均衡方案，其特點(diǎn)包括：在單一情況下，轉(zhuǎn)換電流高達(dá)5A，相比傳統(tǒng)的3A方案，充放電速度可以更快；第二則是支持16節(jié)電池，相比6節(jié)或12節(jié)方案，客戶(hù)可以采購(gòu)更少的監(jiān)控模塊；第三點(diǎn)是TI的方案里面的核心芯片都符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，客戶(hù)屆時(shí)可以更快速地通過(guò)認(rèn)證。

“上海已經(jīng)有電動(dòng)大巴采用了TI的主動(dòng)均衡方案，理論上該公交的續(xù)航里程為150公里，實(shí)際運(yùn)營(yíng)里程為83公里，后來(lái)從被動(dòng)平衡方案更換為我們的主動(dòng)均衡方案，實(shí)際運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到了105公里，增加了25%。”姚志成舉例道。

主動(dòng)均衡的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是增加電池組的壽命，隨著充放電次數(shù)的增加，差異化越來(lái)越明顯，整個(gè)電池壽命短板就取決于質(zhì)量最不好的組件，而用均衡方案可以使電池組的壽命延長(zhǎng)。

姚志成談到，目前其他芯片廠(chǎng)商主動(dòng)均衡的方案還無(wú)法做到支持16節(jié)電池，另外則是沒(méi)有采用MOS管而是使用的變壓器，這樣成本、工藝可靠性以及設(shè)計(jì)難度來(lái)說(shuō)，都遠(yuǎn)不如MOS管。


如圖所示的TIDA-00817解決方案，TI提供的芯片除了監(jiān)控主芯片bq76PL455A-Q1之外，還包括DC-DC的控制器、通信、協(xié)調(diào)器、開(kāi)關(guān)功率調(diào)試等等，基本上TI產(chǎn)品涵蓋了整個(gè)方案中的最主要器件。

“我們已經(jīng)看到少數(shù)小車(chē)車(chē)廠(chǎng)以及絕大多數(shù)大巴車(chē)廠(chǎng)在采用主動(dòng)均衡技術(shù)，盡管大巴趨勢(shì)更快，小車(chē)還需要一兩年時(shí)間來(lái)普及，但未來(lái)主動(dòng)均衡技術(shù)勢(shì)必會(huì)成為最主流的 均衡技術(shù)。”姚志成說(shuō)道，“以前的被動(dòng)均衡技術(shù)幾乎都是由客戶(hù)有需求才找到我們做方案，而這次由于主動(dòng)均衡技術(shù)比較新，所以我們要主導(dǎo)技術(shù)的推進(jìn)，提供了 這么一套方案，也是跑在客戶(hù)前面，讓客戶(hù)可以更便捷地切入到市場(chǎng)中。”