动力电池管理核心芯片发展潜力巨大

新能源汽车具有智能、安全、节能的优势，因此成为近3年最具应用前景的汽车智能化技术。根据国际能源署（IEA）2011年发布的《电动汽车（EV）与插电式电动车（PHEV）技术路线图》，新能源汽车市场将进入高速发展时期，市场份额迅速扩大。

核心芯片研发是技术关键

新能源汽车应用步伐加快，安全是基础，智能是趋势，核心芯片研发是技术关键。

为了减少大气污染，我国积极推动新能源汽车发展，北京等多个城市推出了电动汽车补贴优惠政策，新能源汽车市场潜力巨大。在这样的背景下，智能安全的新能源汽车成为发展的重点。

智能安全的新能源汽车可以从以下几个方面考虑，一是车身控制,二是主动安全,三是手势控制，四是智能电量管理,五是高级胎压监测。

新能源汽车应用步伐加快，安全是基础，智能是趋势，核心芯片研发是技术关键，目前核心芯片主要包括电池管理芯片（BMS）、胎压监测芯片（TPMS）和车身控制芯片（BCM）。

电池管理系统（BMS）是电池和用户间的纽带，能够实时准确监控电池包的电压电流温度信息，估算电池状态，并有异常报警、均衡控制、热管理等功能，保证电池高效安全使用。多起电动汽车自燃事故的发生，愈加凸显BMS对安全的重要作用。随着新能源汽车市场蓬勃发展，BMS需求必将快速增长，成为研发热点。

BMS可以分为分立方案和集成方案。传统分立方案在国外起步较早，我国也推出了许多产品；集成方案基于电池管理芯片，芯片集成了采集系统及保护预警等功能。基于电池管理芯片的优点是能够提高集成度、提高检测精度速度、高可靠性、减少系统面积和功耗、简化系统设计；缺点是检测精度需进一步提高、大多芯片不能直接估算电池状态、核心电池管理芯片基本被国外垄断。国外公司已推出的电池管理芯片有Linear的LTC6802、TI的BQ系列和ADI的AD7280等。

感知型BMS芯片面临挑战

研发感知型BMS芯片面临诸多挑战，我国积极开发BMS专用感知型电池管理芯片。

目前感知型BMS芯片在研发时面临诸多挑战。首先，从串联电池电压高精度快速同步检测来看，磷酸铁锂电池电压曲线平坦期电压变化小，电压检测精度需要达到1mV左右。动力电池工作电流高度动态，须在同一时刻检测上百个电池单体的参数和状态。尽快完成全部电池单体检测，保证实时性。

其次，从电池状态估计算法研究和感知集成来看，监控电池状态，需要知道能表示电池容量、老化等信息的电池状态，如电池荷电状态SOC（StateofCharge）、电池健康状态SOH（StateofHealth）。一方面，要建立准确的电池模型和提高电池状态估算精度。基于双卡尔曼滤波方法，联合估计SOC、SOH，提升精度；另一方面，电池状态估计算法片内集成。软硬件协同设计，考虑芯片计算能力、功耗、面积等。

再次，从片内电池主动均衡设计来看，存在电池单体不一致性、主动均衡和被动均衡的问题。电池均衡要求低损、快速、准确。感知型BMS芯片是基于电池状态的智能均衡电流分配策略，提高均衡效率。

最后，从芯片高可靠性设计要求来看，车用芯片ESD保护要求较高。根据JEDEC22-A114D，消费类电子芯片承受ESD放电电压一般为2000V；据AEC-Q100-002-REV-D，车用芯片承受ESD放电电压最高为8000V。

目前清华大学微电子学研究所正在开发BMS专用感知型电池管理芯片，它将采集电池参数、估算电池状态。在研发过程中，第一步实现了BMS分立系统设计，第二步实现第一代电池管理芯片设计，第三步是实现第二代电池管理芯片设计。

我国TPMS强制标准将实施

预计我国近期将实施强制性标准，我国每年将至少安装1.2亿套TPMS。

2007年9月美国新车强制安装TPMS；2012年11月欧盟规定新汽车平台加装TPMS，2014年欧盟所有新车安装TPMS；2011年7月我国实施推荐标准。预计我国近期将实施强制性标准，我国每年将至少安装1.2亿套TPMS。

针对汽车轮胎压力监测系统TPMS，清华大学开展了TPMS研发四部曲，一是取代进口英飞凌SP30芯片（有电池），二是取代进口英飞凌SP37芯片（有电池），三是自主设计国际领先无电池TPMS，四是高级胎压监测。

高级胎压监测系统的核心技术是无电池直接胎压监测技术。该系统拥有更加丰富的功能，能与车辆通信系统融合，实现轮胎智能化。高级胎压监测与车辆通信系统密不可分，而车辆通信系统是车联网的主要组成部分之一。高级胎压监测以车辆通信系统和车联网为依托，将胎压监测信息系统与车联网密切结合，开启全新的应用前景。