隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，以及政府的政策鼓勵與扶持，電動(dòng)汽車(chē)(混動(dòng)+純電動(dòng))以每年超過(guò)50%的速度高速增長(cháng)，電池以及電池管理系統作為電動(dòng)汽車(chē)的核心組件，其市場(chǎng)需求也獲得相應的快速增長(cháng)。本文將就電池管理系統對存儲器的需求進(jìn)行分析。

電池管理系統(Battery Management System, 即BMS)主要實(shí)現三大核心功能：電池充放電狀態(tài)的預測和計算(即SOC)、單體電池的均衡管理，以及電池健康狀態(tài)日志記錄與診斷。功能框圖如下：

在整個(gè)電池管理系統中，電池荷電狀態(tài)的預測和計算(即SOC)是其最重要的功能，因為有了精確的電池充電/放電狀態(tài)的預測/計算，才能進(jìn)行有效均衡管理。所以，SOC精準度的要求是越高越好。

為了提高SOC的精準度，除了要采集電池的電壓、電流參數，還需要提供諸如阻抗、溫度、環(huán)境溫度、充放電時(shí)間等多種參數。電池固有參數會(huì )通過(guò)數學(xué)建模的方式，建立軟件模型，而動(dòng)態(tài)參數則通過(guò)數據采集卡實(shí)時(shí)的采集數據，并實(shí)時(shí)地把數據傳輸至MCU單元存儲，然后MCU對提取的數據進(jìn)行算法計算，從而得出精確的電池荷電狀態(tài)。

因此，SOC功能會(huì )將不同電池的模型存入存儲器，該存儲器需具有低功耗、快速讀寫(xiě)、接口簡(jiǎn)單以及數據保持時(shí)間達到20年的要求;SOC功能需要采集卡不停地實(shí)時(shí)將采集的電池電壓/電流數據存入存儲器，假如一個(gè)MCU單元，對接10路單體電池的采集數據，采集數據卡一般會(huì )采用1MB的isoSPI總線(xiàn)進(jìn)行通信，即對于MCU單元的存儲器，接口速率要求高且幾乎每秒中都要進(jìn)行一次數據寫(xiě)操作;而電池的壽命要求至少是10年，假如一臺車(chē)運行時(shí)間是8小時(shí)，那么MCU單元的存儲器的數據寫(xiě)操作在電池包生命周期內的寫(xiě)次數為1億5百萬(wàn)次。

綜上分析可見(jiàn)，BMS里面的SOC功能非常關(guān)鍵，所以其對存儲器的性能與可靠性也是非常高：必須是非易失性的存儲器，擦寫(xiě)次數至少要超過(guò)1.1億次，接口速率大于8MHz，低功耗且數據能夠可靠保存20年的時(shí)間，需要符合AECQ-100，未來(lái)需要通過(guò)功能安全認證，至少具有ASILB等級。

目前主流的非易失性的存儲器有EEPROM、 Flash 以及F-RAM。EEPROM 的接口有SPI接口，速率可以做到10Mhz，但是每次寫(xiě)都有一個(gè)5ms寫(xiě)等待時(shí)間，擦寫(xiě)次數是1百萬(wàn)次，功耗中等，有車(chē)規級器件，但是目前未做功能安全認證，數據保持能力也可以做到20年。

Flash的讀寫(xiě)速度較慢，每次寫(xiě)操作都必須進(jìn)行擦寫(xiě)，因此完成一次寫(xiě)操作至少需要幾百毫秒的時(shí)間，擦寫(xiě)次數也只能支持10萬(wàn)次，遠遠低于1.1億次的要求，數據保持能力在10年到20年之間。

F-RAM 是通過(guò)鐵電這種特殊材料作為存儲介質(zhì)，其具有高可靠性，數據保持時(shí)間為100年，完全隨機不需要寫(xiě)等待的高讀寫(xiě)效率，SPI接口速率最高可以支持到50Mhz或108MHz QSPI，并且具有非常低的功耗;由于其特殊的鐵電材質(zhì)，所以該類(lèi)型存儲器的擦寫(xiě)次數可以高達100億次。如下圖所示：

如上圖所示，F-RAM作為一款獨特的非易失性存儲器，無(wú)論在寫(xiě)入速度、耐久性還是在功耗與可靠性方面，都是目前實(shí)現高可靠性BMS系統的最佳存儲器選擇。

美國賽普拉斯半導體公司(Cypress Semiconductor Inc.)作為全球領(lǐng)先的F-RAM核心供應商，提供非常齊全的鐵電隨機存儲器F-RAM產(chǎn)品，容量由4Kb到8Mb，接口為I2C/SPI 接口，具有幾乎無(wú)限次的讀寫(xiě)次數(100億次讀寫(xiě)周期)，QSPI接口速率高達108Mhz，不需要寫(xiě)等待時(shí)間，工作電流低至0.6mA，是能夠承受125度高溫的汽車(chē)級芯片解決方案，并且符合ASIL-B。