TI推出主動均衡方案TIDA00817 簡化電動車電源管理設(shè)計

“德州儀器汽車電子主要瞄準(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)于汽車市場的策略

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

而TI針對車用市場的銷售策略也給與了重視，目前70%的汽車重點(diǎn)客戶都由TI單獨(dú)的銷售負(fù)責(zé)，“這樣的好處是客戶能第一時間拿到TI的產(chǎn)品，無論從客戶角度還是市場需求來考慮都是非常合適的。”姚志成說。

姚志成介紹，TI將汽車產(chǎn)品分為五大部分，分別為高級輔助駕駛系統(tǒng)、信息娛樂和儀表總成、混合動力/純電動汽車和傳動總成、車身電子與照明以及被動安全系統(tǒng)等。

電池管理是新能源動力系統(tǒng)重中之重

眾所周知，電池管理技術(shù)是新能源汽車與傳統(tǒng)汽車最大的區(qū)別之處，車用電池管理技術(shù)非常難，這不光關(guān)系到車子的續(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，每個電池都需要監(jiān)控溫度、電壓、電流、充放電的過程，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)。目前芯片廠商最關(guān)注的同時也是整個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，只不過消費(fèi)者關(guān)注的點(diǎn)更淺顯，“消費(fèi)者關(guān)注車怎么樣跑得遠(yuǎn)，怎么樣充電快，怎么樣才能更安全。”姚志成表示。

“每輛車都有數(shù)百節(jié)電池，每個電池有很大的差異性，世界上沒有兩片一樣的樹葉，電池也是一樣，沒有一模一樣的電池，這會給電源管理帶來一系列挑戰(zhàn)。”姚志成說道。“由于電池有差異性，當(dāng)?shù)谝还?jié)電池充滿后，系統(tǒng)就會停止充電，這樣其他電池沒有充滿，而放電時刻未充滿的電池會率先放電完畢。等到第二個充電循環(huán)時由于“好電池”里面還有電，這樣會充得更快，長此以往點(diǎn)亮差距會越來越大，造成電池利用率下降，這樣續(xù)航時間會越來越少，所以必須要有電池均衡。”

主動均衡與被動均衡

目前市場上有兩種均衡方式，一種是被動均衡另外一種是主動，被動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，顯而易見被動均衡雖然有損耗，但設(shè)計相對簡單，主動均衡的效率高、無需額外散熱但設(shè)計復(fù)雜。

姚志成介紹到，為了簡化主動均衡設(shè)計的復(fù)雜度，TI在今年7月特別推出了TIDA-00817主動均衡方案，這是全球首款能做16節(jié)電池均衡的主動均衡方案，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，客戶可以采購更少的監(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)，客戶屆時可以更快速地通過認(rèn)證。

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

主動均衡的另外一個優(yōu)勢是增加電池組的壽命，隨著充放電次數(shù)的增加，差異化越來越明顯，整個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。

姚志成談到，目前其他芯片廠商主動均衡的方案還無法做到支持16節(jié)電池，另外則是沒有采用MOS管而是使用的變壓器，這樣成本、工藝可靠性以及設(shè)計難度來說，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、開關(guān)功率調(diào)試等等，基本上TI產(chǎn)品涵蓋了整個方案中的最主要器件。

“我們已經(jīng)看到少數(shù)小車車廠以及絕大多數(shù)大巴車廠在采用主動均衡技術(shù)，盡管大巴趨勢更快，小車還需要一兩年時間來普及，但未來主動均衡技術(shù)勢必會成為最主流的 均衡技術(shù)。”姚志成說道，“以前的被動均衡技術(shù)幾乎都是由客戶有需求才找到我們做方案，而這次由于主動均衡技術(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，也是跑在客戶前面，讓客戶可以更便捷地切入到市場中。”