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自主汽车“中国芯” 助力新能源汽车产业发展

在节能减排需求和全球政府的联合推动下,新能源汽车已成为汽车产业近几年最大的增长点,在中国尤其如此。2016年,中国汽车产销突破2800万辆,连续8年位居全球第一。市场调研公司IHS也表示,至2020年,中国的插电式混合动力和纯电动汽车产量将达到200万辆,2024年将达到430万辆——约占全球预期总需求量的45%。而由此带来的汽车半导体器件的需求也将猛增,汽车半导体已成为半导体应用产业的一个主要增长点。

不同于半导体在传统汽车上的应用,新能源汽车对于半导体元器件的要求更高更复杂。新能源电动汽车有俗称的“三大件”,即电池、电机和电控,而其中很重要的组件就是BMS——电池管理系统。曾有专家断言,不掌握电池管理系统BMS核心技术,新能源汽车没有未来。而应用于汽车级BMS的芯片,目前市面上的供应商也几乎为外资半导体厂商。为助力中国新能源汽车产业发展,解决新能源汽车技术发展的瓶颈,大唐电信和全球第一的汽车半导体厂商恩智浦于2014年牵手,成立了中国首家汽车半导体企业——大唐恩智浦半导体,定位于新能源汽车,混合动力汽车电源管理和驱动,以及新能源相关的集成电路设计领域。

电池管理系统(BMS)是车载动力电池与电动汽车的重要纽带,是整车能量供给系统的控制中枢。电池管理系统对新能源汽车的重要性主要表现在以下三个方面:首先,电池管理系统可以实时监测动力电池的各项工作参数,从而保证汽车的安全、可靠运行;其次,电池管理系统提供的监测参数,如动力电池的荷电状态、可用功率等,可以帮助整车控制系统制定合适的控制策略,有利于提高电动汽车的动力性、安全性,降低排放;第三,电池管理系统通过对动力电池工作参数的监测和对电池状态的估计,可以使动力电池工作在最佳工作区,避免过充和过放,提高使用效率、延长使用寿命。总结这三点,核心技术有两个:一是电池状态监控中数据采集的多样性和精确度,二是电池的健康状态管理。 

大唐恩智浦自主研发的锂离子电池监测芯片,是业界首颗基于电化学阻抗谱技术设计的锂离子电池单芯检测芯片。与传统电池监测芯片不同,其创新性地集成电压、电流、阻抗和温度的监测功能于一体,从而实现电子技术与电化学技术的完美结合。

电池的健康状态(SOH, State of Health)一直是电池管理系统的难点之一,目前国内的SOH估算方法大多采用通过当前电池荷电状态与出厂额定荷电状态比较,配合相关算法进行SOH估算。由于没有直接数据用以支撑电池健康状态,如电化学内阻等,其效果并不理想。大唐恩智浦电池管理监测芯片采用的电化学阻抗频谱正是这一问题的良好补充,电池管理系统(BMS)系统供应商可以通过电化学阻抗信息进一步优化原有SOH算法,从而提升SOH精度,并为车用锂离子电池的梯次利用提供更有效、更可靠的数据。

此外,大唐恩智浦电池管理监测芯片在成本控制上也有很多创新。芯片提供片内被动均衡功能,相对市面上其他流行的方案,可以节省放电电阻和开关。采用大唐恩智浦的方案,设计会更简洁,系统成本会更经济

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