在一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中，Comemso 和德州儀器 (TI) 演示了如何使用 comemso BMS 測(cè)試系統(tǒng)完全創(chuàng)建和評(píng)估基于德州儀器開發(fā)平臺(tái)的電池管理系統(tǒng) (BMS)。新的圖形界面使開發(fā)人員能夠操作從單一角度審視 TI 電動(dòng)汽車 (EV) BMS 開發(fā)平臺(tái)和具有電池仿真功能的 comemso BMS 測(cè)試平臺(tái)的各個(gè)方面。

BMS 是 EV 的重要組成部分，用于監(jiān)控和測(cè)量電池，包括電池的健康狀況和充電狀態(tài)，以增加 EV 的續(xù)航里程。BMS 設(shè)計(jì)復(fù)雜且因制造商而異；因此，必須簡(jiǎn)化 BMS 的開發(fā)和測(cè)試，以加快上市時(shí)間。

在接受Power Electronics News的專訪時(shí)，TI HEV/EV 動(dòng)力系統(tǒng)總經(jīng)理 Mark Ng 強(qiáng)調(diào)，與 comemso 的合作表明了 TI 對(duì)其客戶的承諾，這意味著 TI 不僅銷售單個(gè) IC，而且確保銷售完整、經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案。

“德州儀器正在為汽車 BMS 開發(fā)完整的半導(dǎo)體器件組合。汽車原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商使用我們的設(shè)備為純電動(dòng)汽車開發(fā)高壓電池組，電壓可以是 400V 或 800V。我們近創(chuàng)建了一個(gè)完整的 BMS 參考平臺(tái)來展示我們的旗艦硅設(shè)備，并且我們使用了 comemso 硬件在環(huán) (HIL) 模擬器來測(cè)試和驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的整體功能。由于 BMS 是一個(gè)已經(jīng)很復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工程師很高興擁有經(jīng)過全面測(cè)試和驗(yàn)證的系統(tǒng)解決方案。這有助于他們改進(jìn)設(shè)計(jì)周期并限度地縮短上市時(shí)間，”Mark Ng 說。

硬件在環(huán) (HIL) 仿真功能來了。HIL 仿真開發(fā)和測(cè)試復(fù)雜的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)，例如 BMS。將嵌入式系統(tǒng)連接到真實(shí)硬件通常是的開發(fā)方法。EV 行業(yè)使用 HIL 模擬器來模擬高壓電池的成本、持續(xù)時(shí)間、安全性和實(shí)用性。comemso HIL 模擬器可以電氣模擬所有電池電壓和電池組電流，使其成為一個(gè)有用的測(cè)試平臺(tái)。為目標(biāo)電池化學(xué)設(shè)置的工廠模型控制每個(gè)電模擬電池電壓輸出。在將設(shè)備連接到帶電電池之前，這可能是危險(xiǎn)的、昂貴的或不切實(shí)際的，對(duì)算法和硬件進(jìn)行評(píng)估。

建筑管理系統(tǒng)

根據(jù) Mark Ng 的說法，comemso 系統(tǒng)允許我們：

• 為我們的 BQ79718-Q1 電池監(jiān)視器提供單個(gè)電池電壓和溫度
• 為我們的 BQ79731-Q 電池組監(jiān)視器提供電池組電流（通過分流仿真）
• 執(zhí)行隔離電阻監(jiān)測(cè)
• 進(jìn)行故障注入（如過壓、欠壓、過流、過溫）

BQ79718 能夠監(jiān)控多達(dá) 18 個(gè)通道，高于上一代的 16 個(gè)通道。隨著具有大約 200 個(gè)電池的 800-V 電池系統(tǒng)的出現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠使用 11 個(gè) 18 通道電池監(jiān)視器，而不是 13 個(gè) 16 通道電池監(jiān)視器。

據(jù) Mark Ng 介紹，作為汽車電氣化領(lǐng)域的主要半導(dǎo)體利益相關(guān)者之一，TI 有四項(xiàng)主要使命宣言，專門針對(duì)解決行業(yè)的主要挑戰(zhàn)。TI 旨在幫助 OEM：

1）讓電動(dòng)汽車更實(shí)惠

2) 增加續(xù)駛里程

3）提升整體充電體驗(yàn)

4) 讓電動(dòng)汽車更安全

由于每個(gè)電子控制單元 (ECU) 都需要大量的硅來履行其職責(zé)，因此電動(dòng)汽車中使用的半導(dǎo)體數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)。為了讓汽車制造商大幅降低物料清單 (BOM) 并通過購買更少的硅器件來節(jié)省資金，TI 的目標(biāo)是制造高度集成的半導(dǎo)體器件。

“我們還使用我們的 12 英寸硅制造工藝制造我們的設(shè)備，終這意味著我們能夠通過從一代硅到下一代硅的制造效率來提供持續(xù)的成本節(jié)約。我們可以以我們的 BQ79718、18 通道電池監(jiān)控器為例，”Mark Ng 說。

談到續(xù)駛里程，吳恩達(dá)強(qiáng)調(diào)充電狀態(tài)不是可以直接測(cè)量的，因此只能根據(jù)半導(dǎo)體器件測(cè)量電壓、電流和溫度的能力來計(jì)算?！拔覀儨y(cè)量電壓、電流和溫度的精度越高，充電狀態(tài)就越準(zhǔn)確，”Mark Ng 說。

BQ79718 電池監(jiān)控器具有 1mV 的精度，這有助于汽車制造商更好地估計(jì)電池的總體充電狀態(tài)，這是向駕駛員指示剩余電量和終續(xù)航里程的指示。    

汽車制造商必須使用的電源控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和的寬帶隙技術(shù)，例如碳化硅或氮化鎵 MOSFET，以縮短充電時(shí)間。

“我們擁有各種半導(dǎo)體技術(shù)來幫助行業(yè)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，例如我們的 C2000? 微控制器、MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器和偏置電壓產(chǎn)品組合，”Mark Ng 說。 

據(jù) TI 稱，該公司致力于開發(fā)考慮功能安全且設(shè)計(jì)符合 ISO26262 標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體技術(shù)?！耙噪姵毓芾頌槔瑴?zhǔn)確測(cè)量至關(guān)重要，這樣電池才不會(huì)過充或欠充。因此，我們的電池監(jiān)控器是按照別的功能安全 ASIL-D 設(shè)計(jì)的，”Mark Ng 說。

硬件、軟件、集成

電池管理系統(tǒng)的主要目標(biāo)是“照顧電池”，它們可以很簡(jiǎn)單，也可以很復(fù)雜，并包含實(shí)現(xiàn)此目的的多種技術(shù)。然而，這些系統(tǒng)可以根據(jù)它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為幾組，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是它們?nèi)绾卧陔姵亟M的電池或模塊中部署和使用。

“BMS 系統(tǒng)必須準(zhǔn)確地執(zhí)行續(xù)航里程計(jì)算、充電狀態(tài)和健康狀態(tài)計(jì)算并確保安全。雖然這些參數(shù)中的大多數(shù)都需要軟件計(jì)算，但底層硬件必須盡可能準(zhǔn)確。范圍估計(jì)、充電狀態(tài)和健康狀態(tài)需要極其準(zhǔn)確的電池監(jiān)視器。同樣，軟件依賴硬件為整個(gè)系統(tǒng)提供功能安全，”Mark Ng 說。

他補(bǔ)充說，我們的電池監(jiān)視器包括用于高壓電池單元電壓測(cè)量的多個(gè)通道。這些監(jiān)視器也是完全冗余的，這意味著它們可以滿足 ASIL-D 安全級(jí)別。我們的電池組監(jiān)視器等其他設(shè)備能夠測(cè)量高壓、控制高壓開關(guān)和測(cè)量電池組電流。硬件和軟件的集成是另一個(gè)話題，軟件在某些方面甚至比硬件更復(fù)雜。為此，我們能夠使用硬件在環(huán)仿真器來測(cè)試硬件和軟件。

TI 的開發(fā)平臺(tái)和 comemso 的模塊化和可擴(kuò)展 BMS 測(cè)試臺(tái)支持 BMS 開發(fā)和測(cè)試。測(cè)試工程師可以看到這兩個(gè)部分的圖形操作和顯示設(shè)置。該項(xiàng)目在開發(fā)和測(cè)試期間節(jié)省了 BMS 開發(fā)人員和制造商的時(shí)間和金錢，同時(shí)減少了項(xiàng)目和開發(fā)規(guī)劃的困難和未知數(shù)。