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接連意外自燃惹爭議,電動汽車如何用BMS來“消消火”?

2019-06-19來源: EEWORLD關鍵字:BMS

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。

 

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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間里運行。此外,BMS還能根據環境溫度、電池狀態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ADI電池管理系統資深應用工程師王成在某論壇上發表演講,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/運行狀態)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、生產、經營、服務和報廢等階段,覆蓋產品的整個生命周期,產品開發時主要關注的階段有概念、系統級開發、硬件開發和軟件開發等階段。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產品在開發時,對其功能安全從信號采集診斷、溫度監測、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系統的行業標準。

 

https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/TSYW4Wx9dnia8qTeyVpqR9HdWfUmP27XxpibeA3vMpPLibTSIiaJJFaCC8ticHBDbhSmeC99ADvYkW18pjFwczNIatw/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

ADI BMS產品設計的四大理念

 

ADI BMS產品的另一大優勢在于鋰電池的管理精度,無論面對什么環境,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。

 

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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秀的BMS解決方案。目前產品已經發展到第五代,在性能和功能安全方面都做到了業界頂尖。

 

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ADI電池管理IC的研發歷史

 

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 的多節電池、高電壓電池組監視器系列是完整的電池監視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)以監視到長串聯接電池中每節電池電壓。LTC6811 / LTC6812 / LTC6813 / LTC6810 多節電池的電池組監視器,就是專為汽車和運輸機械應用,滿足 AEC-Q100 標準。

 

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ADI完整的電池組監視IC

 

在演講上,王成重點介紹了ADI電池組監視器LTC681X系列。以ADI 第四代鋰電池組監控 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展。ADI從開發高性能高可靠性BMS系統做起,持續為汽車產業添磚加瓦,致力于帶領我們進入一個更智能、環保、安全的電動汽車時代。

 



關鍵字:BMS

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