新能源汽车电脑芯片

1、汽车芯片进化和电池管理芯片

引言：新能源汽车最核心和最贵的两个器件是IGBT和电芯，围绕这两个器件其实在三电系统检测和保护中芯片起到了很大的作用，随着汽车内电压从12V、48V、200V+、400V+最后到800V，监测和保护的芯片电路的功能重要性也越来越重要。当然这部分成本在BMS、逆变器里面也占了不小的成本比例。

01 不同的电压组合 

从整体的演进路线，目前主要汽车里面由单一的电压等级12V开始逐步往多个电压转变，主要发展方向为： 

1）混合动力12V+48V：采用两颗电池，一般是12VAGM电池和48V锂电池作为搭配。

2）混合动力12V+HV：采用两颗电池，12VAGM铅酸电池和高压锂电池作为组合 

3）电气化：主要包含12V+HV、12V+48V+12V和HV+48V（目前这种设计并不存在，只是演进的方向） 这里值得一提的是48V电源供电设计，48V电压平台通常用于为需要更高功率的负载供电，连接到48 V电压平台上的ECU都需要高效，高功率密度且能够承受ISO 21780中规定的工作电压要求的电源管理设备。可以使用降压稳压器，三相栅极驱动器和电池管理系统之类的产品，配合电流和电压检测放大器产品组合。 

02电池管理系统 

电池管理系统的主要任务是通过保证电池系统的设计性能，从硬件结构上,电池管理系统由传感器、控制器、执行器、高低压线束等组成，从硬件结构上来看，它有以下的功能模块：

1）电池参数检测（传感器层）：包括电池系统总电压、总电流、单体电池电压检测、温度检测、烟雾探测、绝缘检测、碰撞检测等。 

2）接触器控制与电池安全保护（执行层）：电池管理系统具备驱动接触器的电路和诊断接触器各个高压节点的实际状态，接触器在实际情况下是集成在智能断开盒中的

3）MCU计算核心：这部分是整个电池管理系统的算法，这部分也是电池系统作为一个整车控制器实现既定的功能安全目标最为基础的电路结构。

4）均衡电路：整个电池系统的不一致性直接影响电池系统地实际可用容量，这个不一致性会随着时间进行累积。目前随着电池进入200Ah的时代，均衡的作用和能力进入一个微妙的时代。 

5）电源管理电路和EMC抑制：电池管理系统从电池模组和12V电池上驱电，通过合理的保护电路来管控不同节点的电源情况。

6）网络通讯和唤醒电路：电池管理系统是需要与整车动力总成、车身网络等整车网络节点通信，也需要进行对应的网络管理和唤醒休眠管理。

7）信息存储单元：用于存储关键数据，比如在整个生命周期内客户使用的情况，这部分核心内容是记录电池系统超出预期的滥用数据的时间和频次。

随着域控制器的引入，BMS内存储信息，主要是以FOTA 的要求为主，存数据倒不是重要的事情。?如下图所示，想要完成一个大的完整的电池管理系统在一块电路板上面，其硬件和软件的复杂度，特别是高低压混合的情况比较突出，外围的高低压线束使得整个电池管理系统在硬件设计上难以实现。 

图1 电池管理系统的硬件基本框架

图2 某个典型的BMS电路，后续会拆解分析

03电池系统和充电里面的芯片进化特点 

如何提高电池管理系统的可靠性？

电池的AFE检测芯片，以德州仪器 (TI) BQ79606A-Q1为例，主要的设计方向是在芯片层面提高芯片的功能安全等级和可靠性。高度集成的BQ79606A-Q1 可精确监控温度和电压水平，有助于最大限度地延长电池使用寿命和上路时间。此外，BQ79606A-Q1电池监控器具有安全状态通信功能，可帮助系统设计人员满足汽车安全完整性等级D（ASIL-D）的要求。这是ISO 26262道路车辆标准定义的最高功能安全目标。?目前AFE方面，在电压检测，温度检测和通讯功能达到汽车安全完整性等级ASIL-D。?在通信方面，AFE占据主要的功能，从之前的CAN大部分企业都逐步过渡到的菊花链的通信方式，在菊花链的环体系结构，即使在一端通讯电缆断开的情况下,也可以通过反向通讯保证所有电池模组的通讯

图3 菊花链通信方式

在设计方面中，无需外部齐纳二极管也可实现强大的热插拔性能。目前电池系统需要优化低温下的充电/放电性能，并确保高温下电池保持在安全的工作区域内。为了应用适当的热管理策略，有必要在电池/电池组水平上进行准确的电压和温度感测（BQ79606A-Q1）。这些可能需要在冷启动条件下进行预热，并在较高温度下进行冷却。

小结：这几年BMS的发展，主要还是在AFE芯片的优化上，本身BMS本体的功能发展还是比较有限的，随着BMS和域控制器的迭代发展，这方面的特点会越来越明显。作为模拟芯片老大，TI近些年不断推出相关的车规级产品和参考设计，比如上文提到的 BQ79606A-Q1和基于该产品的可扩展的6s 至 96s锂电池监控演示器参考设计，并且还在不断研发新一代产品，加速这个领域的创新迭代过程。另外说个题外话， 最近看到了许多TI针对于汽车市场的宣传活动，可见其对汽车领域的重视。

图4 TI在上海汽车城安亭地铁站的广告宣 

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2、一辆汽车需要多少芯片？

传统汽车的芯片数量大约在500~600左右，随着自动驾驶、新能源等功能的增加，现在的芯片数量大约在1000~1200左右了。

车规级芯片，汽车元件。车规级是适用于汽车电子元件的规格标准。

2021年3月1日，全国人大代表、上汽集团党委书记、董事长陈虹瞄准智能网联自主创新，提出《关于提高车规级芯片国产化率，增强国内汽车供应链自主可控能力的建议》，以及《关于加强数字生态环境下汽车数据安全和隐私保护的建议》。

着眼绿色低碳转型发展，提出《关于加快氢燃料电池汽车产业政策配套，助力汽车行业绿色低碳发展的建议》，以及《关于完善新能源汽车“车电分离”商业模式政策体系的建议》。

建议制定

建议制定车规级芯片“两步走”的顶层设计路线，实现车规级芯片企业从外部到内部的动力转换。第一步由主机厂和系统供应商共同推动，扶持重点芯片企业，帮助芯片企业首先解决技术门槛较低的车规级芯片国产化问题，提升其车规级国产化体系能力。

第二步主要由芯片供应商推动，形成芯片供应商内生动力机制，解决技术门槛高的车规级芯片国产化问题。

建议针对具体高技术门槛芯片，推动设立整车、系统、芯片的重大联合攻关专项项目，由政府、企业分摊研发资金，共享专利，占领未来行业制高点。

成立重大联合攻关专项项目，集中力量支持技术路线明确但技术储备薄弱、应用前景广泛但前期投入巨大的项目，由政府或头部企业牵头需求端和供给端，分摊研发资金、共享专利，构建需求驱动的协同创新链。

以上内容参考：网络——车规级芯片

3、新能源汽车都用到哪些电子元器件

几乎所有的被动元器件，以及某些芯片，都会被用在新能源汽车上面。

4、一辆新能源汽车有多少块电路板

是指集成电路芯片还是集成电路板还是集成电路总成？ 如果单指电路芯片，一辆车大概是几百上千块；集成电路板约有几十片；集成电路的总成就几个。

5、新能源汽车PCU是什么？

PCU是北汽新能源汽车前机舱高压模块称呼，俗称二合一。是将高压配电盒和PTC控制器集成在一块，车载充电机和DCDC转换器集成在一起。

6、电动汽车的mcu和燃油汽车的ECU一样吗？

不一样还是有一定区别的！
MCU是整车控制器的核心，它负责数据采集、处理及所有的逻辑运算，为了提高整车控制器的可靠性，
VCU:
1)接收传感器或其他装置的输入信号,并将输入信号处理成电脑能够处理的信号,如模拟信号转换成数字信号。
2)提供传感器参考电压,如5V、9V、12V。
3)存储、计算、分析处理信息,存储运行信息和故障信息,分析输入信息并进行相应的计算处理
4)输出执行命令,把弱信号变为强信号的执行命令。
5)输出故障信息。
6)完成多种控制功能,如在发动机控制系统中,电脑可完成点火控制、燃油喷射控制、怠速控制、排放控制和进气控制等功能。
7)具有失效保护功能当受到监控回路发出的异常信号时,立即启动备用控制程序使发动机各种工况的喷油量和点火时刻均按原来设定的程序进行控制,实现发动机基本功能。

7、新能源汽车换电池时要换车上电脑板吗？

你好，非常高兴回家换电池的时候可以不换电脑板，因为电脑板会自动识别电池信号，谢谢

8、新能源汽车需要芯片吗

需要啊，电动汽车更要靠电脑来管理电池系统。这样纔能有效合理的输出电能。增加续航里程。另外就是自动辅助驾驶系统。特斯拉上就有。

9、各位大神，电动汽车整车控制器一般用的什么公司的芯片

正常运转时把电池里的直流电转换为交流电，从而带动电机运转
刹车时将电机回馈的交流电转化为直

流电返回电池
正常运转时把电池里的直流电转换为交流电，从而带动电机运转
刹车时将电机回馈的交流电转化为直流电返

回电池正常运转时把电池里的直流电转换为交流电，从而带动电机运转
刹车时将电机回馈的交流电转化为直流电返回电池