新能源汽车是未来的主要趋势，但里程焦虑一直困扰着车主，而这种情况在冬季更为严重，电池续航持续打折，对电池电压范围影响的幅度可高达40%，里程焦虑更为严重。

为了解决障碍，车企和电池供应商正绞尽脑汁，不断增强电动车配置，而事实上，对于新能源汽车来说，BMS（电池管理系统）也影响着汽车的续航，这方面技术不容忽视。

TI（德州仪器）作为电源管理芯片的领头者，近期推出全新的汽车电芯监测器和电池包监测器。这些监测器提供更高精度的测量功能，可更大程度地增加电动汽车 (EV) 行驶时间并实现更安全的运行。

不断追赶BMS的新兴趋势

实际上，BMS领域正面临着新兴趋势的挑战。

BMS系统正从传统架构走向现代架构。据德州仪器电池管理系统事业部总经理王世斌介绍，在传统的电池接线盒中通常有很多引线、接线、接口连接到BMU（电池管理）单元，想要通过BMU单元对电池的高压，包括电池盒内部的参数进行测量，就会需要很多的线束。

而智能接线盒方案，则可将电池包的高精度电流监测系统、诊断系统以及通信模块的功能都集成到专门用于智能电池盒的芯片产品中，免去了繁杂的线束。

但随着架构转向现代架构，行业也对其提出更高的要求：

• 需要达到更高的电芯监测精度，从而推动磷酸锂铁等各类电池的广泛应用；
• 采用智能电池接线盒 (BJB) 架构，并最终趋向域控BMS架构；
• 位于CSU中的多个电池包监测器均通过菊花链接口或者无线接口连接到电池控制单元 (BMU) ；
• 通过诊断和报告来增加高压器件的使用寿命；
• 主800V架构（提供可切换400/800V的选项）。

TI在整个电池包的系统层面，拥有全方位的整套系统方案，解决客户所有的问题。

包括电芯监测芯片及电池包的监测芯片、预充驱动器、固态继电器、隔离式电源、无线控制器和其他相关电芯电池方案。

整套方案则可以支持只有两根线的菊花链通信，通过菊花链通信可以非常方便地将电芯里面的各种信息通过两根线传输到电池管理单元，所以，整个通信系统可以降低很多线束的数量，同时，TI支持通过无线通信的方式实现电池监测的信息传输，有利于进一步降低线束数量，给予终端用户更多选择。

即便BMS设计路上存在大量难点，但TI一直在深耕BMS领域。

首先是电池管理系统监测，TI可以做到对400V和800V的电池系统进行监测和均衡。与此同时，TI非常关注电池监测过程中各项参数的精确性，以此提高系统的安全性能。比如，当精确监测到电池中的电压和电流参数时，就可为客户提供高精度的电池电化学的阻抗跟踪分析，从而准确地获得电池当前的健康状态和荷电状态。

在安全标准上，TI的产品满足合乎汽车要求的ASIL-D标准。通过这个标准，可以帮助客户的工程师更方便的设计出完全符合汽车要求ASIL-D标准的车规级产品。

在下图这样一个典型的架构下，电池组中包含了非常多数量的电芯，比如400V系统超过100个电芯，800V系统很可能超过200个电芯，在这样的电芯系统中，需要能够高精度监测每一个电芯电压的产品，而关键则是左框中被行业称为电芯监测单元CSU。

王世斌强调，TI一直以来持续关注新能源汽车，不断提供创新技术，希望能够帮助新能源汽车制造商在更大程度上延长其行驶里程，这就需要更高的电池监测精度。

而TI的底气在于两点：

• 在电源管理系统上，TI有着丰富的电源管理经验，且在如何减小电源管理系统的体积和提高性能方面持续钻研。在电池管理支持方面，TI通过优化拓扑结构，可以做到对不同电池架构、电池数量（如12节电池、16节电池甚至最高18节电池）的相互兼容，这意味着大家在设计具体系统时，在一些软硬件方面可以实现更好的共用，亦可提升设计的效率；
• 对电池应用来说，安全是重中之重，TI的产品通过提高电池测量精度，包括对温度参数、精确电流参数测量精度的提高，优化热管理，以提升整个电池系统的安全性能。

高精度产品为行驶保驾护航

TI此次的新产品，就是电芯监测单元CSU中的关键芯片，包括高精度电芯监测器BQ79718-Q1和BQ79731-Q1电池包监测器两个型号产品。

BQ79718-Q1电芯监测器主要是用于测量电压，在接线盒里的BQ79731-Q1电池包监测器主要是用于测量电流。

BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在测量电池电压、电流和温度方面提供了出色的准确度和精度，可有效确定车辆的真实续航里程、延长电池包的整体寿命并提高其安全性。

BQ79718-Q1能够实现非常高精度的电压测量，可以很好地预估电动汽车真实的续航里程。此外，它能够实现非常高的精度，使得电池包充放电的可靠性和安全性非常高，在满足ASIL要求的同时可以更好地降低对电动汽车剩余行驶里程的评估误差。

BQ79718-Q1的异常检测精度可达1mV的数量级，意味着这种产品可以适用于不同化学成份的电池，包括主流的磷酸铁锂等化学成份电池，使得电动汽车在里程计算方面可以达到更高的精度。

在电压和电流的测量间，BQ79718-Q1还有很好的同步功能，同步时延只有128微秒的时间，使得能够非常准确地计算电动车当前的参数，这些准确的参数使得整个系统可以更好地评估汽车后续能够行驶的里程数量。

举个例子来说，假设一辆车剩余里程300公里，以目前主流的镍钴锰锂电池电池方案和磷酸铁锂电池方案来看：

• 在镍钴锰锂电池中，它的放电曲线相对比较陡一些，这种情况下，如果基于10mV精度的计算，可能会导致9.7公里左右的里程误差，当把OCV计算精度提升到1mV数量级时，换算到里程精度计算上，就可以达到仅仅只有0.8公里的里程误差，假设把精度从10mV提升到1mV以后，在这种情况下，对剩余里程计算精度就可以提高8.9公里；
• 对于磷酸铁锂电池来说，改进的变化就非常大了，因为磷酸铁锂整个放电曲线电压斜率比较小，所以，如果有10mV误差的情况下，整个对应的里程误差就会达到125.5公里这样一个数字，如果把电压误差值降到1mV，这时里程误差就降到只有24.1公里了，把整个误差缩小了101.4公里，意味着车辆计算剩余里程时的不确定性整整降低了101.4公里。

TI非常注重提高整车的安全等级，也就是车规要求的ASIL的精度。

BQ79718-Q1完全符合功能安全的要求，能够很好的汇报功能安全具体的参数，这意味着它可以随时把电池当前可能的各种各样与安全相关的，或其他一些具体的参数准确地汇报到整个系统，使得用户可以非常好地了解到电池当前比较精确的健康状态，来精确评估剩余的行驶里程。

BQ79731-Q1电池包监测器可对智能电池包进行非常高精度的电流参数的监测，并满足客户对电压、电流同步测量的需求。

电池包里的产品和现有的一些电芯监测器产品可以配套使用，它们互相配合可满足很高的电流电压同步测量的要求，以达到预期的测量效果。因为更小的同步延时可以更准确地评估电池包的荷电状态并做到更精确的评估。

BQ79718-Q1和BQ79731-Q1会是一次完美的组合。凭借TI BMS的技术，可使整个电动汽车的未来路线获得更好的提升，而在安全性上的建设，可使得车辆行驶更长的里程并提升电动汽车使用的效率和未来发展的普及率。

总结来说，相比上一代产品，TI此次的更新迭代主要在3个方面：首先，在电池电芯监测上将精度提升至了1毫安的数量级，可对磷酸铁锂这样的电池进行高精度的监测；其次，在功能安全方面，新品完全支持ASIL-D要求，如冗余设计，错误状态报错等能力都能满足客户在汽车功能安全相关的要求；最后，整个方案中电芯监测产品与电池包监测产品够实现高精度同步，在设计中准确监测数据，对电池状态的评估也更加准确，对于汽车剩余里程的计算都有非常大的帮助。

文/付斌