利用高压电池管理架构降低部件成本

各种电池结构都有其固有的优缺点。汽车OEM厂商需要分析并确定哪种架构更适合自家的生产模式，同时保持系统价格竞争力。使用两个独立的400V电池是解决这一挑战的创新性解决方案。

两块400V的电池在充电时可以串联（总共800V），减少充电时间，而在驱动时可以并联（400V）。从而保证标准的大容量400V传动系统部件（如逆变器和车载充电器）在使用时，其容量和范围不受影响。


图一 : 使用TPL的800V HVBMS架构

这种方法允许快速充电和复用现有的400V解决方案，对于设计人员两全其美。成本在掌控之中，而充电速度更快将带来巨大的竞争优势，更能吸引消费者。



图二 : xEV动力的关键系统

图二显示了电动汽车动力的关键系统，图中为主高压（HV）电池及其管理系统。低电压（LV）侧为铅酸电池或锂电池，电压通常为12~14 V，可以提供车内照明、门锁、导航和驾驶辅助系统所需的较低电压。12V电池还可作为备用电源，在主高压电池无法供电的情况下接管关键安全功能，如转向。

任何解决方案都有不可妥协的标准，无论成本高低。汽车必须具备功能安全性，无论在哪里出售，都必须符合所有相关安全和环保法规。此外，汽车还需要提供消费者心仪的功能和优势，这就意味着汽车必须具有足够的续航能力、性能和舒适度以及时尚感。

设计人员在满足参数要求的同时，如何降低成本？
首先应查看其物料清单（BOM）上的组件。看看物料清单是否最简化？是否可以使用成本更低、整合度更高的替代产品替换某个组件？替换某个组件是否会带来其他方面的好处，例如利用处理器或系统单芯片系统（SoC）减少所需外部的部件数量？

例如，模拟前端（AFE）是电池管理系统（BMS）的重要组成部分，不仅能从电池单元获取数据，还能对所得数据进行数字化和调节。通过使用高度整合的AFE（如恩智浦14信道的电池单元控制器MC33775A），可以减少所需的电缆数量，降低BOM的成本并削减整体系统成本。

然后，设计人员可以考虑生产和制造过程。能否选择可以自动化组装的组件来降低成本？

此外，通过可跨多种车型复用和扩展的模块化设计，是否可以节约成本？这种方法现在非常普遍，用统一的汽车平台支持各种车型。也就是说，汽车厂商不仅可以为消费者提供多种选择，还不会造成开发成本激增，甚至还能从组件成本的规模经济中受益。例如大众汽车将恩智浦的BMS系统引入其MEB平台，大大降低了该系统在多款车型上的推广难度，大众计划在2029年之前向市场推出多达75款全电动汽车，采用BMS系统将带来很大的优势。

更具体地看一下BMS，BMS将从电池收集分析资料，以确定电池的SoC和健康度（State of Health；SoH）。BMS可以使用这些资料来管理电池，以获得高性能、高续航和高使用寿命，还可以诊断任何问题。



图三 : 汽车充电状态

本文研究了设计人员如何降低电动汽车的成本，尤其是与BMS相关的组件成本。虽然这些一般原则适用于各种电动汽车，但在转向800V架构时可能尤为重要，因为采用800V架构可能组件成本更高，零组件替代来源更少。

（本文作者Emiliano Mediavilla Pons为恩智浦BMS团队应用程序团队首席系统、产品和功能安全架构师；Konrad Lorentz为恩智浦BMS营销团队产品经理）