【電源網 現場報道】

2015年12月15日，德州儀器(TI)推出了業內首款同時具備電池監視器和保護器雙重功能的電池管理芯片BQ76PL455A-Q1，一次可測量16節電池，該產品以迎合電動、混合動力車輛和電網儲能系統的發展趨勢，適應于更快地充電、更精確的容量測量。在電源網記者的采訪中，來自德州儀器電池管理產品（BMS）大中華區市場和應用的部門經理文司華博士對這一產品的特性與優勢做了詳盡闡述。 

德州儀器電池管理產品（BMS）大中華區市場和應用的部門經理文司華正在講解

使用大容量電池面臨的挑戰

相比于傳統汽車，電動汽車的最明顯優勢之一就是提速快，駕駛員希望知道在當前的加速度情況下，車輛能夠續航的里程數。

除提速更快，駕駛員還要考慮按照當前的駕駛速度或駕駛習慣，續航里程是多少，這涉及到從現在到剩余里程中電池最大的輸出功率是多少。如果在電池快沒電的情況下踩一腳油門，在沒有控制的情況下，大電流使電池的電壓下降，當電池電壓碰到最低的保護點時就失去了動力。所以，系統要有責任或者設計完善的系統要告訴控制臺，最大功率是多少，就算駕駛員狠狠踩了油門，也不允許電流速度達到那么大，保護在安全電壓之上。駕駛員期望電池充滿后汽車可以行駛更長的里程。通過使用精確的主動和被動電池均衡，可以實現更長的電池壽命。

第三個挑戰，是如何讓它更加安全。汽車BMS系統是系統層面的安全問題，而不僅僅是芯片。這個監護和保護芯片能附加更多的硬件和軟件功能，內置自檢有助于驗證內部功能，其中包括集成的電壓比較器，它可以將電池電壓保持在正確范圍內。它能協助系統安全設計，更加好地實現它的功能。

BQ76PL455A-Q1的特性與優勢

TI推出首款能為適用于16節串聯鋰離子電池組的集成監視器和保護器——BQ76PL455A-Q1。這款芯片可通過獲得更多的能量能夠增加電動汽車和混動汽車的行駛里程和續航里程。由于它的功能，駕駛員能夠從電池中提取盡可能多的能量，這包含了被動均衡和主動均衡，以便增加每節電池的使用壽命或者續航里程。

從4節串聯（微型混動汽車），到12-16節串聯電池（輕度混合汽車），直到96節串聯電池（電動和混動汽車），根據汽車技術規格的不同，會有一節或很多節并聯電池。然而，從IC的角度出發，串聯電池節的數量才是關鍵點，并聯電池節數量可根據需要隨意確定。電池管理系統(BMS)是駕駛員、汽車和電池之間的重要紐帶。BMS包含監視和保護電池的電子元器件。一般常見的電池管理芯片最多支持96節電池串聯，而這款芯片最多可支持256節。

續航里程是另外一個了解電池剩余電荷的方法，這一參數被稱為電荷狀態 (SoC)。有手機的人都知道，電池的容量會隨著時間的推移而逐漸下降。一個電池在一個指定時間點上能夠保存的最大電荷量被稱為健康狀態 (SoH)。計算SoH和SoC的方法有很多（請查看TI Impedance Track? 技術），而這些方法都會計算電池電壓、電池溫度和電池組電流。工程師能夠通過精確的測量準確地知道車載主處理器，用來計算電荷組的狀態。如果工程師沒有精確地測量結果是無法算出這兩個參數的，bq76PL455A-Q1能夠協助主處理器，供足夠的精確讀數，幫助主處理器進行更好的估算。 

>>單顆芯片監視16個堆疊電池

早期的車型大多使用12串數的模組，如今的趨勢是要想有更強勁的系統馬力，串數需要多一點，如果單顆芯片能監視的串數越多，則整個設計中使用的芯片數量就會越少。bq76PL455A-Q1所具備的單顆芯片監視16個堆疊電池的特性，大大迎合了這一趨勢要求。它可以精確監視和保護由多達256節電池串聯在一起組成的大容量電池組。

>>減小PCB尺寸降低系統成本

在電池管理系統的整個設計中，隔離是很重要的。很高串數的電池堆疊起來，通訊時主芯片需要保護起來，使用隔離器是必要的，而隔離器價格較為昂貴，且有很大的功耗。對于bq76PL455A-Q1，只要將它和主芯片之間用內置的隔離式差分UART，UART是一種非同步的接口，這種差分系統可以幫助設計人員排除，不需要使用更加昂貴的控制器局域網（CAN總線），從而進一步減少物料清單。

>>特有高精度電池電壓監視

監視需要測量電壓、電流和溫度。諸如bq76PL455A-Q1的監視IC，對于大約4.5V的電池電壓，它在0°C至65°C溫度范圍內的準確度值為4.25mV，在-40°C至105°C溫度范圍內的準確度值為6.25mV，通常情況下，電池電壓精度在很大程度上取決于輸入電壓。毫無疑問，精度是非常重要的，因為電荷狀態和健康狀況完全依靠電壓，如果測量不準的話沒有辦法判斷電池的壽命和容量。

想要估算電池容量除了測電壓還需要測量電流和溫度，但同時掌握這三個參數想要測量剩余電容并非簡單，它們之間沒有很直觀的聯系，所以電量的算法非常復雜，需要知道電池的開路電壓。bq76PL455A-Q1的高精度監視使得準確技術電荷狀態和健康狀態成為可能，從而幫助延長總體電池使用壽命。

>>幫助系統集成商實現系統級功能安全目標

TI推出的bq76PL455A-Q1BMS芯片，提供給第一級供應商或整車廠做板級設計，此設計需要達到系統級功能安全目標，即國際標準ISO26262，它包含了整車開發系統連貫的汽車生命周期，以及汽車評級風險標準。

TI提供的一些具體的設計指標，能夠比其他產品更加有效的幫助系統商實現其目標。bq76PL455A-Q1具有單獨電壓基準和內置自檢功能的過壓/欠壓比較器，這保證了當芯片中有部分出現故障時其他部分仍然可正常運行。

>>延長電池使用壽命拓展電池使用范圍

bq76PL455A-Q1同時支持被動和主動均衡。主動和被動電池節均衡是另外一個重要特性。如果沒有電池均衡，那么大容量電池會很快失效。當第一節電池無電時，放電驅動停止。當第一節電池充滿時，充電停止。在沒有均衡的情況下，第一節完全放電的電池與第一個充滿電的電池互不相干；電池均衡減少了這兩節電池之間的電荷差異。

相比于被動均衡，主動均衡更大程度的保證的充電量的增加和減少放電量的浪費。這是bq76PL455A-Q1所具備的優勢之一。

更多資料及下載

>>加快設計的工具和技術支持

Bq76PL455A-Q1評估模塊(bq76PL455EVM)和bq76PL455A-Q1-EVM-GUI-SW圖形用戶界面工具使得用戶能夠快速且輕松地評估器件特性和性能，幫助加快上市時間。還提供針對被動平衡的TI Design參考設計，逐步指導用戶的設計工作。

>>封裝和供貨

Bq76PL455A-Q1器件目前可在TI商店以及通過公司的授權分銷網絡購買。此產品采用薄型四方扁平(TQFP)80封裝。

如需了解與TI電池管理產品組合相關的更多信息，敬請訪問以下鏈接：

?   閱讀博文，“從毫伏到數英里：電池管理IC的性能如何影響我所駕駛車輛的性能。”

?   加入德州儀器在線支持社區，尋找解決方案，獲得幫助，并與同行工程師和TI專家分享知識和解決難題。

關于德州儀器(TI)

德州儀器(TI)是一家全球性半導體設計制造公司，始終致力于模擬集成電路(IC)及嵌入式處理器開發。TI擁有全球頂尖人才，銳意創新，塑造技術行業未來。今天，TI正攜手超過10萬家客戶打造更美好未來。更多詳情，敬請查閱https://www.ti.com.cn。

人物背景簡介

德州儀器 電池管理產品（BMS）大中華區市場和應用部門經理

文司華博士是德州儀器（TI）電池管理產品（BMS）大中華區市場和應用部門經理。他致力于TI在電池管理、快速充電、無線充電、可穿戴智能硬件以及綠色能源領域等BMS業務的增長。

早期作為應用和系統開發工程師， 他曾在TI從事BMS產品的研發工作。此外，他曾在各類國際研討會、期刊和雜志發表文章30余篇，并獲得過一項美國專利。

文司華博士擁有弗吉尼亞理工大學工程碩士和博士學位。