為充分整合利用西安電子科技大學(xué)國家大學(xué)科技園（以下簡稱“西電科技園”）平臺(tái)優(yōu)勢，建立創(chuàng)新資源校企合作共享機(jī)制，擴(kuò)大技術(shù)應(yīng)用成果的源頭供給，西電科技園聯(lián)合西安電子科技大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移中心將不定期對(duì)西安電子科技大學(xué)技術(shù)應(yīng)用成果進(jìn)行展示，為有需求的企業(yè)提供成果對(duì)接支持，助力企業(yè)突破發(fā)展瓶頸，服務(wù)更多優(yōu)秀技術(shù)應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化落地，走上孵化轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)化之路，形成共贏發(fā)展機(jī)制。本期發(fā)布西安電子科技大學(xué)技術(shù)應(yīng)用成果展示如下：
高性能鋰電監(jiān)控與管理系統(tǒng)芯片
所在學(xué)院：微電子學(xué)院
01 項(xiàng)目概況
（一）項(xiàng)目背景
利用電氣化技術(shù)來解決碳平衡問題是當(dāng)今社會(huì)應(yīng)對(duì)環(huán)保及能源危機(jī)問題的主要手段，而全球致力于實(shí)現(xiàn)的可持續(xù)的電氣化未來的核心是新能源汽車。電池管理系統(tǒng) (Battery Management System, BMS) 作為電動(dòng)汽車電子系統(tǒng)中的核心結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)大功率快充技術(shù)和保障電動(dòng)汽車在充電和使用過程中安全的重要單元。
BMS對(duì)各個(gè)電池單元進(jìn)行智能化管理及維護(hù)，從安全性、耐久性、動(dòng)力性三個(gè)方面防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。BMS能夠檢測收集并初步計(jì)算電池實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)根據(jù)檢測值與允許值的比較關(guān)系控制供電回路的通斷；此外，還會(huì)將收集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)反饋給整車控制器，并接收控制器的指令，與汽車上的其它系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。總的來說，它主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：電池端電壓的測量、電池組總電壓的測量、電芯電壓的測量、充電控制、高壓安全控制、數(shù)據(jù)記錄及分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測動(dòng)力電池組的工作狀態(tài)及壽命、單體電池間的能量均衡、電池組總電流測量、模組溫度的測量、熱管理控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和通訊組網(wǎng)功能。
中國鋰離子電池在儲(chǔ)能市場的需求規(guī)模巨大。伴隨著儲(chǔ)能的增加，相應(yīng)的硬件需求也進(jìn)一步增長。儲(chǔ)能的具體應(yīng)用方案如下圖所示，方案中需要大量電池監(jiān)控單元對(duì)單體電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與管理。
相對(duì)于儲(chǔ)能市場，新能源汽車市場更加龐大，帶來各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，如快充、無線充電等。
（二）項(xiàng)目簡介
本項(xiàng)目采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓結(jié)構(gòu)，針對(duì)電池級(jí)聯(lián)狀態(tài)下共模電壓在開關(guān)瞬態(tài)的耦合特性，采用電荷補(bǔ)償策略，減小采集開關(guān)引入的誤差。基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫漂帶隙基準(zhǔn)電路，同時(shí)采用深埋齊納二極管對(duì)主基準(zhǔn)進(jìn)行長期溫度漂移補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)低長期溫度漂移系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。針對(duì)0~5V的電池電壓采集范圍實(shí)現(xiàn)高精度的電池電壓采集。針對(duì)芯片之間需要采用隔離方式進(jìn)行通訊，同時(shí)考慮BMS系統(tǒng)復(fù)雜干擾環(huán)境，實(shí)現(xiàn)菊花鏈級(jí)聯(lián)通訊。針對(duì)模擬信號(hào)的采集會(huì)因溫度和器件長期工作產(chǎn)生漂移，為此需要對(duì)采集精度進(jìn)行糾錯(cuò)以及進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)的精確性。芯片具備高輸入電壓，并可實(shí)現(xiàn)電池均衡控制功能。另外，芯片還可通過預(yù)設(shè)的通用GPIO 端口實(shí)現(xiàn)電流檢測、溫度檢測等額外拓展功能。
（三）關(guān)鍵技術(shù)
本團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的多通道BMIC芯片采用多通道高壓采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單片支持6、8、12、16 通道的高精度電池電壓采集。采用高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)16-bit增量型Sigma-Delta ADC結(jié)構(gòu)，針對(duì)0~5V的電池電壓采集范圍要求ADC的最小分辨率小于0.1mV。基于超低溫漂帶隙基準(zhǔn)技術(shù)，同時(shí)采用深埋齊納二極管對(duì)主基準(zhǔn)進(jìn)行長期溫度漂移補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)長期溫度漂移小于5ppm/1000Hr,溫度系數(shù)1ppm/℃的基準(zhǔn)電壓。采用高抗干擾菊花鏈通訊技術(shù)，應(yīng)用OOK和曼徹斯特編碼混合調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)菊花鏈級(jí)聯(lián)通訊。芯片基于自主研發(fā)的多功能數(shù)模混合電池監(jiān)測芯片架構(gòu)，通過自定義指令設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片的多功能控制。
02 技術(shù)成熟度
□概念驗(yàn)證 □原理樣機(jī) ?工程樣機(jī) □中試 □產(chǎn)業(yè)化
03 合作方式
□聯(lián)合研發(fā) □技術(shù)入股 □轉(zhuǎn)讓 □授權(quán)（許可）?面議
