style="text-align: justify;">　　據(jù)Marklines統(tǒng)計(jì)，2020年全球電動(dòng)汽車的總銷量為289.24萬輛，同比上升了45%。在電動(dòng)車快速普及的今天，電池壽命和安全問題仍然是困擾消費(fèi)者和生產(chǎn)廠商的一個(gè)難題。如何對(duì)電池進(jìn)行有效的管理，成為了行業(yè)廠商技術(shù)攻堅(jiān)的突破口。

　　電池管理系統(tǒng)（BMS）作為連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，通過實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過程中的重要信息，與外部設(shè)備交換信息，解決電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問題。在此趨勢(shì)背景下，與非網(wǎng)推出BMS專題，邀請(qǐng)意法半導(dǎo)體（ST）就相關(guān)問題進(jìn)行了探討。意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)汽車電子市場(chǎng)及應(yīng)用部新能源車技術(shù)創(chuàng)新中心市場(chǎng)經(jīng)理付志凱針對(duì)筆者的問題和困惑進(jìn)行了詳細(xì)的解答和分享。

　　意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)汽車電子市場(chǎng)及應(yīng)用部新能源車技術(shù)創(chuàng)新中心市場(chǎng)經(jīng)理付志凱

　　與非網(wǎng)：電動(dòng)汽車起火、爆炸等問題屢見不鮮，這是否說明BMS有很大的優(yōu)化空間？應(yīng)該怎么改進(jìn)和提升？

　　付志凱：電動(dòng)汽車自燃的原因很復(fù)雜。當(dāng)然，BMS設(shè)計(jì)對(duì)于電動(dòng)汽車的安全至關(guān)重要。ST的L9678可用于驅(qū)動(dòng)爆炸保險(xiǎn)絲，在一些極端情況下，例如，短路故障或碰撞，可以迅速切斷高壓動(dòng)力電池組，以避免電池組發(fā)生熱失控，目前越來越多的客戶采用了這個(gè)解決方案。

　　與非網(wǎng)：BMS的監(jiān)測(cè)包含SOC、SOH、SOP、SOF…等多種數(shù)據(jù)，目前哪些指標(biāo)能做到高精度監(jiān)測(cè)？另外，隨著對(duì)安全和性能要求的日益提高，BMS設(shè)計(jì)中是否需要增加新的狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)來完善電池管理系統(tǒng)？

　　付志凱：ST的AFE（模擬前端）提供最佳的電芯測(cè)量精度和同步功能，MCU根據(jù)電芯的參數(shù)，運(yùn)行智能的算法以計(jì)算出精確的SOC、SOH和SOP。其中，SOH對(duì)于電池的安全性非常重要，使用電池算法也很難精準(zhǔn)的得到這個(gè)參數(shù)。目前，有些客戶通過測(cè)量電池的交流阻抗來表征SOH，因此BMS需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的交流阻抗。

　　L9963E是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗梢酝ㄟ^電池電壓0us同步測(cè)量來測(cè)量交流阻抗。除此之外， L9963E的14個(gè)獨(dú)立ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）具有市場(chǎng)上最快的菊花鏈垂直接口，可縮短電芯電壓和電流更新的周期。

　　與非網(wǎng)：由于電芯的不一致性，存在著不同的工作條件、不同的老化率等問題，因此需要均衡管理。目前，電動(dòng)汽車BMS的均衡管理，常采用的是被動(dòng)均衡還是主動(dòng)均衡？

　　均衡管理未來的發(fā)展方向是怎樣的？

　　付志凱：目前，大多數(shù)廠商都在使用被動(dòng)均衡技術(shù)，因?yàn)楸粍?dòng)均衡系統(tǒng)簡(jiǎn)單且成本低廉。隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，電池性能一致性越來越好，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)日益成熟，電池環(huán)境一致性也越來越好。越來越多的BMS支持休眠均衡，以提高均衡效率，因此我認(rèn)為被動(dòng)均衡將繼續(xù)是發(fā)展趨勢(shì)。

　　在正常和休眠均衡模式下，ST L9963E支持每個(gè)電芯最高200mA的內(nèi)部被動(dòng)均衡電流，而且支持多個(gè)通道同時(shí)開啟均衡，并支持外部均衡，可以完全滿足大多數(shù)客戶的電池均衡要求。L9963E提供2級(jí)保護(hù)，包括最大計(jì)時(shí)器和欠壓保護(hù)，以防止電池過放電。

　　與非網(wǎng)：隨著BMS的發(fā)展，無線BMS開始出現(xiàn)。目前市場(chǎng)應(yīng)用中，無線BMS實(shí)際應(yīng)用情況如何？是否存在落地難題？

　　付志凱：據(jù)我所知，大多數(shù)無線BMS仍處于技術(shù)儲(chǔ)備的早期階段。無線BMS需要考慮EMC（電磁兼容性）、通信帶寬、安全性等問題，這些因素影響了無線BMS的發(fā)展速度。

　　與非網(wǎng)：5G、AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起和發(fā)展，給BMS帶來了哪些改變和助力？從市場(chǎng)需求和技術(shù)實(shí)現(xiàn)來看，BMS還呈現(xiàn)出哪些創(chuàng)新發(fā)展的趨勢(shì)？

　　付志凱：電池?cái)?shù)據(jù)（剩余電量、放電速度、環(huán)境和工況等各種數(shù)據(jù)）可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫?，可以在云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和處理，從而更好地估算電池的剩余電量和健康狀態(tài)。

　　越來越多的客戶還需要FOTA（無線固件更新）功能，實(shí)時(shí)更新軟件，即使汽車售出后也可以通過FOTA更新功能。一旦發(fā)現(xiàn)軟件漏洞，F(xiàn)OTA可以立即更新軟件，這可以消除或降低汽車廠商的召回成本。因此，BMS需要支持FOTA功能和網(wǎng)絡(luò)加密。意法半導(dǎo)體的高安全性PowerPC架構(gòu)SPC57x / 58x MCU支持FOTA功能，片上集成的HSM（硬件安全模塊）可滿足網(wǎng)絡(luò)安全要求。許多客戶在開發(fā)項(xiàng)目中都使用了這個(gè)產(chǎn)品。

　　與非網(wǎng)：從BMS市場(chǎng)成熟度和產(chǎn)業(yè)模式的角度來看，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)特點(diǎn)是什么？如何看待中國(guó)BMS市場(chǎng)的發(fā)展？

　　付志凱：目前，中國(guó)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較成熟，電池和電池管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善。這種成熟度使中國(guó)的電動(dòng)汽車行業(yè)具有一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。 此外，客戶在BMS開發(fā)中積累了很多經(jīng)驗(yàn)。例如，在新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 38031-2020：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全要求中，動(dòng)力電池組系統(tǒng)應(yīng)在電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的熱擴(kuò)散之前5分鐘發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以避免人員危險(xiǎn)。

　　意法半導(dǎo)體正在與這一領(lǐng)域的中國(guó)合作伙伴緊密合作。 例如，L9963E是與中國(guó)合作伙伴一起合作和定義的，目的是更好地滿足中國(guó)汽車電動(dòng)化市場(chǎng)當(dāng)前和未來的需求。

　　采訪最后，付志凱總結(jié)了ST在BMS部分的產(chǎn)品和解決方案，以及存在的優(yōu)勢(shì)：“意法半導(dǎo)體擁有30多年的汽車半導(dǎo)體研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，致力于為頂尖的汽車企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的解決方案，滿足客戶的性能要求，幫助客戶解決惡劣工作環(huán)境的挑戰(zhàn)。在這些解決方案中，BMS整體解決方案是意法半導(dǎo)體重點(diǎn)關(guān)注和投入的方案之一。

　　BMS整體解決方案包括ST的高可靠性系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片L9396、高安全性PowerPC architecture SPC57x / 58x MCU主控芯片，以及緊急切斷高壓電池的L9678芯片，這些芯片產(chǎn)品支持AUTOSAR架構(gòu)、ASIL D級(jí)功能安全要求、HSM（硬件安全模塊）和FOTA（固件無線更新）。

　　對(duì)于子板，ST提供一款符合ASIL D要求的模擬前端芯片L9963E。L9963E是一顆鋰離子電池監(jiān)控和保護(hù)芯片，用于高可靠性汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)。它可以用于監(jiān)視多達(dá)14個(gè)串聯(lián)電芯，滿足48 V及以上電壓的電池系統(tǒng)要求。電池電壓和電流的測(cè)量精度很高。該器件最多監(jiān)視7個(gè)NTC傳感器，通過SPI接口或隔離接口傳輸信息。

　　此外，設(shè)計(jì)人員還可以用菊花鏈級(jí)聯(lián)多個(gè)L9963E，并使其通過變壓器隔離接口與主處理器通信，這些接口具有高速、低EMI、遠(yuǎn)距離和可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。

　　該芯片采用被動(dòng)電池均衡技術(shù)，在正常和低功耗（休眠）模式下都可以選擇任意通道開啟均衡。均衡操作可以根據(jù)內(nèi)部計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束而自動(dòng)停止均衡。片上共集成九個(gè)外部監(jiān)控GPIO端口。L9963E具有全面的故障檢測(cè)及上報(bào)功能，以滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)的需求?！?/p>