BMS英文名称Battery Management System,中文名称动力电池管理系统,对电池进行监控和管理的系统,通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算,进而控制电池的充放电过程,实现对电池的保护,提升电池综合性能的管理系统,是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。BMS主要功能有参数检测、剩余电量(SOC)估计、充放电控制、热管理、均衡控制、故障诊断、信息监控、参数标定、CAN总线接口。
汽车BMS系统大致应用框图
汽车BMS系统通常由以下几个部分组成:
1、主控制器:处理从控制器和高压控制器上报的信息,同时根据上报信息判断和控制动力电池运行状态,实现BMS相关控制策略,并作出相应故障诊断及处理。
2、高压控制器:实时采集并上报动力电池总电压、电流信息,通过其硬件电路实现按时积分,为主板计算荷电状态(State of Charge,SOC)、健康状态(State of Health,SOH)提供准确数据,同时可实现预充电检测和绝缘检测功能。
3、从控制器:实时采集并上报动力电池单体电压、温度信息,反馈每一串电芯的SOH和SOC,同时具备被动均衡功能,有效保证了动力使用过程中电芯的一致性。
4、采样控制线束:为动力电池各种信息采集和控制器间信息交互提供硬件支持,同时在每一根电压采样线上增加冗余保险功能,有效避免因线束或管理系统导致的电池外短路。
汽车BMS系统方案国产芯片推荐
汽车BMS系统方案国产芯片介绍
符合功能安全ASIL-B支持AUTOSAR车规级MCU。AC7840x是基于ARM Cortex-M4F内核的车规级MCU,于2022年上市。产品符合AEC-Q100 Grade1,功能安全符合ISO 26262 ASIL-B,信息安全符合SHE标准,支持安全启动。软件生态支持AUTOSAR MCAL4.4,可提供MCAL及配置工具。产品拥有双Bank Flash用于存储程序,支持OTA。AC7840x可广泛应用于汽车车身、新能源BMS、座舱、车灯、新能源以及电机控制等应用领域。
产品规格如下:
高性价比车规级32位MCU,AC7801x是基于ARM Cortex-M0+内核的车规级MCU,拥有128KB Flash,20KB RAM,1路CAN-FD,LQFP48和QFN32两种封装。集成除法均方根运算单元,已大量应用于汽车电子、新能源BMS、电机控制等应用场景
(目前量产的AC7803X系列也可用于BMS从控上)。产品规格如下
小华|HC32A4A0(主控)
芯片ARM7-M 架构 32bit Cortex-M4 CPU,集成 FPU、MPU,支持SIMD指令的DSP,全指令跟踪单元 ETM,及CoreSight标准调试单元。最高工作主频 240MHz,达到300DMIPS或825Coremarks 的运算性能,内置存储器 ‒ 最大 2048KByte 的 dual bank Flash memory ‒ 最大516KByte的SRAM,包括 128KByte的单周期访问高速RAM等,详情请看下图产品介绍。
高性能ASIL-B车规级MCU,为车身智能控制应用而生。FC4150产品家族是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU,内置DSP指令集和浮点运算单元(FPU)及8KB指令Cache,支持ASIL-B功能安全等级,内置HSM硬件加密引擎。工作频率高达150 MHz,并提供高达2 MB的flash、256 KB的D flash、以及高达256 KB的带ECC的SRAM,提供丰富的外设及通讯接口,内置支持IEEE1588和AVB的10/100Mbps以太网接口、6个FlexCAN模块其中部分支持CAN-FD和PNET。产品通过AEC-Q100 Grade 1等级认证。
产品规格如下:
FC4150Fx系列有如下几款选型:
瓴芯电子|电源芯片DCDC/LDO/高边开关
瓴芯电子成立于2017年, 是国内领先的车规级模拟芯片供应商, 专注于车规芯片研发与车规质量管控体系的搭建。并建立了完整的车规芯片质量管理体系以及完善的车规产品研发流程(APQP)。目前产品涵盖车规级DC-DC、LDO、LED驱动、高边驱动芯片等。应用范围覆盖自动驾驶域、新能源汽车与燃油车动力域、影音娱乐域、底盘安全域及车身电子域中的诸多产品。
新能源动力域--12V/24V BMS系统电源解决方案如下:
BUCK型DCDC: LN10X43Q1系列(12V系统)/ LN10X63Q1系列(24V系统)
LDO: LN20X4YQ1系列
高边开关:LNQ37100Q1/ LNQ37160Q1
融慧|CAN/RS485
融慧是一家Fabless 的半导体设计公司,注册成立于2023年2月。创始人都曾经工作于美国美信半导体(Maxim),有强大的技术和丰富的市场经验。
相关产品介绍如下:
CAN:RH1042ASCQ | RS485:RH1781 |
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湖南芯力特电子科技有限公司作为国内首家同时拥有CAN、LIN收发器芯片的模拟IC厂商,芯力特陆续发布40余款CAN、CAN FD、LIN收发器芯片,累计出货量超2亿颗,产品广泛应用于汽车各功能模块,是国内该细分领域产品系列最齐全、出货量最大、产品最成熟的IC设计公司。同时 RS485、RS422、RS232接口系列芯片也广泛应用于工业、通讯、安防等众多领域。
在BMS应用上产品有如下推荐:
SIT1043Q/SIT1042AQ/SIT1051AQ : 网关通过CAN FD芯片与电池管理单元进行通信。电池管理单元通过CAN总线控制单独的电池。BMS通信接口主要以CAN总线为主,用于实现BMS与其他设备或系统的信息交互SIT1043Q/SIT1042AQ/SIT1051AQ支持CAN FD或 LIN通信协议,实现不同模块之间的信息传输。
鸿翼芯|低边开关
广东鸿翼芯汽车电子科技有限公司,专注于车规级数模混合芯片设计,致力于解决动力总成和底盘芯片领域的技术空白及国产化替代。针对引擎、新能源整车控制、下一代底盘控制、安全气囊及电池管理等领域,公司形成了从Smart Mos、PMIC、SBC到Uchip系列对标国际先进的车规级芯片。核心芯片应用覆盖传统汽油车和柴油车到新能源锂电池及氢燃料电池汽车,致力于为国内汽车领域提供高安全、高可靠的国产化芯片。
在BMS应用上产品有如下推荐:
HELS121/HELS121D : 是一款具有多种保护功能的单/双通道自保护低边驱动芯片
采用SOT-223/ESOP-8封装
工作条件:
●Rds(on):120mΩ
●正常工作电流:3.5A
●漏源钳位电压:40V
●工作温度:-40℃~125℃
荣湃|数字隔离器 & 隔离放大器
荣湃半导体(上海)有限公司成立于2017年(以下简称“荣湃半导体”或“公司”),专注于高性能、高品质模拟芯片的设计与研发,致力于成为全球技术领先的高性能模拟集成电路产品供应商。公司产品包括数字隔离器、驱动(Si/SiC MOSFET、IGBT)、接口(CAN、RS485、I2C)、采样(放大器、ADC)等,广泛应用于电动汽车、工业控制、能源电源、消费电子等领域,产品性能和品质对标世界一流模拟集成电路厂商同类产品,部分关键性能指标有所超越。
在BMS应用上产品有如下推荐:
Pai141E60Q/ Pai141E61Q : 电池系统控制器MCU与CSU接口控制器MCU之间的 SPI通信,需要隔离-数字隔离器Pai141E60Q/ Pai141E61Q(兼容T1-IS0774x/F等)
Pai8558EQ : BMS的绝缘检测,主继电器黏连检测等功能,需要光MOS(光耦继电器)兼容产品-Pai8558EQ(兼容博通QCPL-A58 东芝TLX9160T等)
Pai8300Q : 电流采样,隔离放大器Pai8300Q,(兼容T1- AMC1301/AMC1300等)
Pai8311Q : 电压采样,需要隔离放大器Pai8311Q(兼容TI AMC1311等)
辉芒微|EEPROM
在BMS中,EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)用于存储电池的配置参数、历史数据和安全记录,以便系统在重启后能够恢复状态,并跟踪电池的性能和使用寿命。
FT24AXX : 已通过AEC-Q100认证,工作温度范围-40~+125℃ ,2005年推出了全系列的EEPROM产品依托晶圆厂工艺平台大规模生产优性能和低成本芯片,拥有业内最小容量的2Kbit产品。
锐星微|RTC
上海锐星微电子科技有限公司于2011年5月成立,深耕模拟时钟信号链领域,专注于集成电路芯片设计和销售。锐星微在芯片国产化替代中赢得发展先机,主要产品包括有源钟振XO、实时时钟(通用实时时钟、内置晶体、高精度温度补偿)、时钟缓冲器(CMOS、多路输出和差分输出)、时钟发生器(展频、PCIe和以太网System)、电平转换、运算放大器、高速模拟开关等系列。
以下是相关产品介绍:
RS4TC8900:时钟RTC在BMS作为唤醒源之一,触发BMS对自身休眠、运行等进行管理同样作为SOC算法的一个输入条件,用于定期对SOC进行修正以及日历时间,为BMS提供历史数据和故障信息对应的时间戳。RS4TC8900高精度系列 低功耗、车规、备用电池、温补3ppm( 85℃ ) 5ppm(车规105℃)、3225封装 兼容RX8900。
润石|运放/比较器等
江苏润石专注汽车市场,产品广泛的应用在电控,OBC,DC-DC,VCU,BMS,车身电子,智能座舱,车身传感器等产品上。润石科技为客户提供完整的信号链产品解决方案,例如运放,比较器,模拟开关,电平转换器,逻辑等产品。
运放和比较器在BMS中主要起到信号处理、保护、均衡和状态监控的作用,是确保电池安全、高效和长期稳定运行的关键组件,用到的产品以及相关介绍如下:
真茂佳|MOSFET
MOSFET在BMS中是一个关键的执行器,它根据控制信号来调节电池的充放电状态,确保电池的安全性、稳定性和可靠性。
真茂佳的车规MOSFET在BMS领域为客户提供可靠安全以及丰富的量产经验,其产品具有175℃高结温能力、高EAS能力、大浪涌电流能力、Vth的高一致性以及较低的Rdson等性能。部分推荐产品如下:
华羿微|MOSFET
华羿微是华天电子集团旗下专业从事半导体功率器件研发设计、封测和销售的高新技术企业。以领先晶圆研发设计和一流封测工艺为核心竞争力的业务体系。自研产品以20V—150V的中低压MOSFET为主。
公司“HYA”产品均按照远超AEC-Q101标准测试认证,制造质量,封测工厂具有TS16949资质,车规产品均采用专人、专线、专设备,产品设计之初就按照车规级设计。
广泛应用于电动车、车身电子、储能、汽车BMS、电机驱动、5G基站等领域。
结语
从BMS产品架构上看,BOM国产化渗透比例已经很高,汽车或工业储能BMS国产方案可以重点评估上述车规级芯片,在性能、成本和可靠性方面都有一定的量产经验积累和优势。
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