新能源汽車具有智能、安全、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，因此成為近3年最具應(yīng)用前景的汽車智能化技術(shù)。根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）2011年發(fā)布的《電動(dòng)汽車（EV）與插電式電動(dòng)車（PHEV）技術(shù)路線圖》，新能源汽車市場(chǎng)將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，市場(chǎng)份額迅速擴(kuò)大。

核心芯片研發(fā)是技術(shù)關(guān)鍵

新能源汽車應(yīng)用步伐加快，安全是基礎(chǔ)，智能是趨勢(shì)，核心芯片研發(fā)是技術(shù)關(guān)鍵。

為了減少大氣污染，我國(guó)積極推動(dòng)新能源汽車發(fā)展，北京等多個(gè)城市推出了電動(dòng)汽車補(bǔ)貼優(yōu)惠政策，新能源汽車市場(chǎng)潛力巨大。在這樣的背景下，智能安全的新能源汽車成為發(fā)展的重點(diǎn)。

智能安全的新能源汽車可以從以下幾個(gè)方面考慮，一是車身控制,二是主動(dòng)安全,三是手勢(shì)控制，四是智能電量管理,五是高級(jí)胎壓監(jiān)測(cè)。

新能源汽車應(yīng)用步伐加快，安全是基礎(chǔ)，智能是趨勢(shì)，核心芯片研發(fā)是技術(shù)關(guān)鍵，目前核心芯片主要包括電池管理芯片（BMS）、胎壓監(jiān)測(cè)芯片（TPMS）和車身控制芯片（BCM）。

電池管理系統(tǒng)（BMS）是電池和用戶間的紐帶，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確監(jiān)控電池包的電壓電流溫度信息，估算電池狀態(tài)，并有異常報(bào)警、均衡控制、熱管理等功能，保證電池高效安全使用。多起電動(dòng)汽車自燃事故的發(fā)生，愈加凸顯BMS對(duì)安全的重要作用。隨著新能源汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，BMS需求必將快速增長(zhǎng)，成為研發(fā)熱點(diǎn)。

BMS可以分為分立方案和集成方案。傳統(tǒng)分立方案在國(guó)外起步較早，我國(guó)也推出了許多產(chǎn)品；集成方案基于電池管理芯片，芯片集成了采集系統(tǒng)及保護(hù)預(yù)警等功能?；陔姵毓芾硇酒膬?yōu)點(diǎn)是能夠提高集成度、提高檢測(cè)精度速度、高可靠性、減少系統(tǒng)面積和功耗、簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；缺點(diǎn)是檢測(cè)精度需進(jìn)一步提高、大多芯片不能直接估算電池狀態(tài)、核心電池管理芯片基本被國(guó)外壟斷。國(guó)外公司已推出的電池管理芯片有Linear的LTC6802、TI的BQ系列和ADI的AD7280等。

感知型BMS芯片面臨挑戰(zhàn)

研發(fā)感知型BMS芯片面臨諸多挑戰(zhàn)，我國(guó)積極開發(fā)BMS專用感知型電池管理芯片。

目前感知型BMS芯片在研發(fā)時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，從串聯(lián)電池電壓高精度快速同步檢測(cè)來(lái)看，磷酸鐵鋰電池電壓曲線平坦期電壓變化小，電壓檢測(cè)精度需要達(dá)到1mV左右。動(dòng)力電池工作電流高度動(dòng)態(tài)，須在同一時(shí)刻檢測(cè)上百個(gè)電池單體的參數(shù)和狀態(tài)。盡快完成全部電池單體檢測(cè)，保證實(shí)時(shí)性。

其次，從電池狀態(tài)估計(jì)算法研究和感知集成來(lái)看，監(jiān)控電池狀態(tài)，需要知道能表示電池容量、老化等信息的電池狀態(tài)，如電池荷電狀態(tài)SOC（StateofCharge）、電池健康狀態(tài)SOH（StateofHealth）。一方面，要建立準(zhǔn)確的電池模型和提高電池狀態(tài)估算精度?；陔p卡爾曼濾波方法，聯(lián)合估計(jì)SOC、SOH，提升精度；另一方面，電池狀態(tài)估計(jì)算法片內(nèi)集成。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，考慮芯片計(jì)算能力、功耗、面積等。

再次，從片內(nèi)電池主動(dòng)均衡設(shè)計(jì)來(lái)看，存在電池單體不一致性、主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的問(wèn)題。電池均衡要求低損、快速、準(zhǔn)確。感知型BMS芯片是基于電池狀態(tài)的智能均衡電流分配策略，提高均衡效率。

最后，從芯片高可靠性設(shè)計(jì)要求來(lái)看，車用芯片ESD保護(hù)要求較高。根據(jù)JEDEC22-A114D，消費(fèi)類電子芯片承受ESD放電電壓一般為2000V；據(jù)AEC-Q100-002-REV-D，車用芯片承受ESD放電電壓最高為8000V。

目前清華大學(xué)微電子學(xué)研究所正在開發(fā)BMS專用感知型電池管理芯片，它將采集電池參數(shù)、估算電池狀態(tài)。在研發(fā)過(guò)程中，第一步實(shí)現(xiàn)了BMS分立系統(tǒng)設(shè)計(jì)，第二步實(shí)現(xiàn)第一代電池管理芯片設(shè)計(jì)，第三步是實(shí)現(xiàn)第二代電池管理芯片設(shè)計(jì)。

我國(guó)TPMS強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)施

預(yù)計(jì)我國(guó)近期將實(shí)施強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)每年將至少安裝1.2億套TPMS。

2007年9月美國(guó)新車強(qiáng)制安裝TPMS；2012年11月歐盟規(guī)定新汽車平臺(tái)加裝TPMS，2014年歐盟所有新車安裝TPMS；2011年7月我國(guó)實(shí)施推薦標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)我國(guó)近期將實(shí)施強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)每年將至少安裝1.2億套TPMS。

針對(duì)汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS，清華大學(xué)開展了TPMS研發(fā)四部曲，一是取代進(jìn)口英飛凌SP30芯片（有電池），二是取代進(jìn)口英飛凌SP37芯片（有電池），三是自主設(shè)計(jì)國(guó)際領(lǐng)先無(wú)電池TPMS，四是高級(jí)胎壓監(jiān)測(cè)。

高級(jí)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)是無(wú)電池直接胎壓監(jiān)測(cè)技術(shù)。該系統(tǒng)擁有更加豐富的功能，能與車輛通信系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)輪胎智能化。高級(jí)胎壓監(jiān)測(cè)與車輛通信系統(tǒng)密不可分，而車輛通信系統(tǒng)是車聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分之一。高級(jí)胎壓監(jiān)測(cè)以車輛通信系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)為依托，將胎壓監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)與車聯(lián)網(wǎng)密切結(jié)合，開啟全新的應(yīng)用前景。