近日，上海一輛Tesla Model S電動豪華轎車在地下車庫里，在未啟動、未碰撞、未充電的三“未”狀態(tài)下無端自燃。無獨有偶，同一天，西安蔚來授權服務中心一輛正在維修的蔚來ES8電動汽車也發(fā)生了自燃，為這場電動汽車的信任危機火上澆油。后經相關部門初步判定，兩次自燃皆由于電池短路導致。
Tesla Model S電動豪華轎車自燃（圖片來源于網絡）
一輛電動汽車的充電過程有三個關鍵角色：電芯、BMS電池管理系統以及傳感器，三者之間的完美配合將使電動汽車充電狀態(tài)下的安全更有保障，否則可能導致自燃現象。其中，BMS能夠讓電動汽車與動力電池有良好的“溝通”，并保證電池組在安全區(qū)間里運行。此外，BMS還能根據環(huán)境溫度、電池狀態(tài)以及車輛需求等因素調整電池的充放功率等。近日，全球領先的高性能模擬技術企業(yè)ADI電池管理系統資深應用工程師王成在某論壇上發(fā)表演講，詳細介紹了ADI高性能高可靠性的鋰電池管理系統。
多維提升， BMS“硬”實力這樣煉成
眾所周知，按照電動汽車對電池管理的需求，BMS具備的功能包括SOC/SOH（充電狀態(tài)/運行狀態(tài)）估算、故障診斷、均衡控制、熱管理和充電管理等。ISO26262定義的功能安全標準涵蓋了產品的管理、開發(fā)、生產、經營、服務和報廢等階段，覆蓋產品的整個生命周期，產品開發(fā)時主要關注的階段有概念、系統級開發(fā)、硬件開發(fā)和軟件開發(fā)等階段。在功能安全概念階段要做系統危害分析和風險評估，得出汽車安全完整性等級ASIL（Automotive Safety Integrity Level），ISO26262標準規(guī)定了A到D四個安全等級，其中D級為最高等級，相應的需求最為苛刻。
在得出安全等級ASIL后，需要設立安全目標（Safety Goal），并提出相應的安全需求（Safety Requirement）和安全機制（Safety Mechanism），并在必要的時候做功能安全等級分解。據王成介紹，一般而言主流車廠認為BMS應該需要達到的安全等級至少是ASIL-C，而ADI的BMS產品在開發(fā)時，對其功能安全從信號采集診斷、溫度監(jiān)測、FTTI等多方面進行了充分驗證，并且提供了外部器件的故障的診斷覆蓋方法，樹立了高性能高可靠性BMS系統的行業(yè)標準。
ADI BMS產品設計的四大理念
ADI BMS產品的另一大優(yōu)勢在于鋰電池的管理精度，無論面對什么環(huán)境，都能把精度誤差控制在非常小的范圍內，且可以保持十年不變。這就能讓車廠以及電池供應商大膽使用它的電池容量，不會因為精度不夠而縮手縮腳，也能在同樣電池容量下提高電動汽車的整體續(xù)航里程。“能做到這樣成績主要是因為ADI BMS產品內嵌了一個被稱為Buried Zener Reference的技術，這是個非常穩(wěn)定的基準源，能夠給測量系統提供很精確的特性。”王成解釋道。
Buried Zener Reference技術為系統提升測量精度
此外，隨著主機廠對動力電池的輕量化、降成本變得越來越敏感，為了進一步推動電動汽車的發(fā)展，ADI推出了無線BMS，去除了汽車的線纜連接，降低了汽車重量的同時減小了系統的復雜度，并增加了系統的可靠性。無論是CAN總線還是isoSPI總線，采用菊花鏈方式將電池監(jiān)控芯片串聯起來，一旦某處連接出現問題，整個系統都將癱瘓，而無線通訊BMS可以減少接插件失效風險，單點的失效對整體的影響有限。
揭秘ADI高壓電池管理IC，實現先進BMS系統少不了它
事實上，ADI 已經在汽車電池行業(yè)深耕多年，從第一款電池管理IC開始，ADI堅持以最好的產品性能提供最優(yōu)秀的BMS解決方案。目前產品已經發(fā)展到第五代，在性能和功能安全方面都做到了業(yè)界頂尖。
ADI電池管理IC的研發(fā)歷史
據王成分享，在鉛酸電池管理領域，ADI 占有絕對市場份額，現在也已經延伸至鋰電池領域，同樣擁有很高的市場份額。ADI 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 16 位 ADC、精準的電壓基準、一個高電壓輸入多路復用開關MUX和一個SPI/isoPSI接口。可以把這些器件以菊花鏈的方式串聯起來 （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)電池電壓。LTC6811 / LTC6812 / LTC6813 / LTC6810 多節(jié)電池的電池組監(jiān)視器，就是專為汽車和運輸機械應用，滿足 AEC-Q100 標準。
ADI完整的電池組監(jiān)視IC
在演講上，王成重點介紹了ADI電池組監(jiān)視器LTC681X系列。以ADI 第四代鋰電池組監(jiān)控 IC產品LTC6811為例，這是一款面向混合動力/電動汽車的完整電池測量器件，能夠測量多達12個串接式電池的電壓，并具有優(yōu)于0.04%的準確度。多個LTC6811可采用菊花鏈連接，該IC也可提供業(yè)界最快的轉換速度和最佳數據保護。此外，LTC6811與SmartMesh無線網格網絡系統相結合，更是可解決汽車配線線束和連接器所引起并長期存在的可靠性問題。
結束語
BMS控制方法作為動力電池中心控制思想，直接影響動力電池的使用壽命及電動汽車的安全運行與整車性能，對續(xù)航更是具有重大影響。因此，做好電池管理系統，將極大促進電動汽車的長期發(fā)展。ADI從開發(fā)高性能高可靠性BMS系統做起，持續(xù)為汽車產業(yè)添磚加瓦，致力于帶領我們進入一個更智能、環(huán)保、安全的電動汽車時代。