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  在电动汽车当中，40%的成本来自电池，后者就像是为电动汽车提供“泵血功能”的心脏。而电池的性能和寿命则是衡量电动汽车性能的重要指标。如何掌握这些指标并保证每颗电池的运行状态达到最优?

  全靠电池管理系统BMS(battery management system)，它在电池运作系统中充当 “电池保姆”的角色。它处理的信号足够丰富，包括：电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等。

  一次过放电就会造成电池的永久性损坏，极端情况下锂电池过热或者过充电会导致热失控、电池破裂甚至爆炸。所以，通过BMS能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为可理解的续航力信息，确保动力电池安全运作。

  BMS中的主要芯片包括哪些?

  AFE 模块：实现电池信息采集、状态监测等功能

  AFE(模拟前端，Analog Front End Front End)是包含传感器接口、模拟信号调理 (Conditioning，包括阻抗变换、程控增益放大、滤波和极性转换等)电路、模拟多路开关、采样保持器、ADC、数据缓存以及控制逻辑等部件的存以及控制逻辑等部件的集成组件。有些 AFE 还带有 MCU、DAC 和多种驱动电路和多种驱动电路。

  电池均衡模块：提升电池续航时间和循环寿命

  电池不均衡会影响电池续航时间和电池循环寿命。电池不均衡表现为多节电池串联时各节电池电压不相等，尤其在充电末端和放电末端时表现明显。当满充容量不同的电池配组串联在 一起时，串联充电电流相同，但满充容量小的那个电池会先充到更高电压，从而表现为各节 电池电压不相等。即使满充容量相同，但 SOC 不同的电池配组串联在一起时，SOC 高的 那节电池的电压偏高，从而表现为各节电池电压不相等。

  即使满充容量相同、SOC 相同， 但各节电池的内阻 R 不同，则在充放电时 IR 压差不同，也会导致电池端电压不同。此外，一些外部因素(比如电池组局部受温或个体电池之间热不均衡)也会导致个体电池老化速率 不同从而内阻不均衡。最终都可能表现为各节电池电压不相等。

  均衡电路主要包括主动均衡、被动均衡。主动均衡是把电量最多的那节电芯多出来的电量转 移给电量最少的那节电芯，或者转移给整串电池，实现能量回收。被动均衡是把电量最多的 那节电芯多出来的电量通过电阻发热消耗掉。

  计算单元(MCU 等)：实现控制、计算等功能

  MCU 作为计算平台，需要满足 AEC-Q100、ISO26262 等认证。以 ADI 48V 油电混合 BMS 系统为例，MCU 起到继电器控制、SOC/SOH 估计、均衡控制、电芯电压、电流、温度数据 收集、数据存储等作用。相较于消费级和工业级 MCU，车规级 MCU 行业壁垒更高。

  车规级半导体对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性要求较高，研发难度较大：汽车行驶的外部温差较大，对芯片的宽温控制性能有较高要求;在产品寿命方面，整车设计寿命通常在 15 年及以上，远高于消费电子产品的寿命需求;在失效率方面，整车 厂对车规级半导体的要求通常是零失效;在安全性方面，汽车电子的高功能安全标准给复杂 性日益增长的电子系统量产化 提供了足够的安全保障。车规级半导体的供应周期需要覆盖 整车的全生命周期，供应需要可靠、一致且稳定，对企业供应链配臵和管理方面提出了较高要求。

  隔离电路：实现高低压模块间电气隔离

  隔离器件实现高低压模块间的电气隔离，技术路线包括光耦隔离和数字隔离。隔离器件是可 以将输入信号进行转换并输出，以实现输入、输出两端电气隔离的一种安规器件。电气隔离 能够保证强电电路和弱电电路之间信号传输的安全性，如果没有进行电气隔离，一旦发生故 障，强电电路的电流将直接流到弱电电路，对电路及设备造成损害。

  另外，电气隔离去除了两个电路之间的接地环路，可以阻断共模、浪涌等干扰信号的传播，让电子系统具有更高的 安全性和可靠性。高电压(强电)和低电压(弱电)之间信号传输的设备大都需要进行电气 隔离并通过安规认证。广泛应用于信息通讯、电力电表、工业控制、电动汽车等各个领域。