電動(dòng)汽車(chē)的快速推出正在加速電池技術(shù)的創(chuàng )新，包括電池管理芯片。其中一個(gè)關(guān)鍵方面是通過(guò)集成，可以實(shí)現易于設計、安全性、高性能等好處。該領(lǐng)域的新進(jìn)展有助于最大限度地發(fā)揮電動(dòng)汽車(chē)電池的潛力，同時(shí)不影響電池的健康和安全。
保障安全和效率
電動(dòng)汽車(chē)電池可能因多種原因而失效。碰撞后的機械應力或損壞可能會(huì )刺穿電池組或損壞單個(gè)電池。電應力，例如過(guò)度充電，也可能導致安全問(wèn)題并降低整體電池壽命。
電池管理系統 (BMS) 有助于監控 EV 電池的安全性和效率。其主要功能之一是確保電池組中的每個(gè)鋰離子電池都在其由電壓、電流和溫度定義的安全工作區 (SOA) 內運行。在相當嚴格的 SOA 之外運行可能會(huì )導致嚴重后果，例如電池的災難性故障，或者更糟糕的是，熱失控。這就是為什么電池接線(xiàn)盒 (BJB) 特別重要的原因。
電池接線(xiàn)盒起著(zhù)關(guān)鍵作用
BJB 是 BMS 中的三個(gè)功能模塊之一。它測量并記錄總電池電壓以及流入和流出電池的電流，從而精確計算其充電狀態(tài) (SOC)。這可以實(shí)現精確的里程計算，讓駕駛員知道電池的剩余量。它還實(shí)現了關(guān)鍵安全功能，如接觸檢查、隔離監控和過(guò)流檢測。BJB 需要滿(mǎn)足汽車(chē)應用中電流和電壓測量的 ASIL C 或 ASIL D 功能安全級別。
高壓系統通信的一個(gè)挑戰是將低壓半導體 (12 V) 與高壓 (400 V) 電池側隔離開(kāi)來(lái)。在這里，BMU（電池管理單元） 的通信傳統上是通過(guò) CAN 總線(xiàn)進(jìn)行的，但通過(guò)變壓器物理層 (TPL) 以菊花鏈方式連接 BJB 是一種有吸引力的替代方案。TPL 接口專(zhuān)為 BMS 設計，支持高達 2kV 的高隔離電壓。這種解決方案的好處包括更強大的電磁兼容性 (EMC) 特性、更高的高壓隔離、更好的通信速度和同步測量。從而降低了軟件相關(guān)的復雜性并降低了 BOM 成本。
作為一個(gè)獨立的模塊，BJB 需要一個(gè)帶有自己軟件的板載 MCU
功能安全環(huán)境中的通信
使用灰色通道方法可以實(shí)現功能安全的通信。
灰色通道是一個(gè)抽象術(shù)語(yǔ)，指的是通過(guò)一個(gè)既不功能安全也不物理安全的通道進(jìn)行安全可靠的傳輸。盡管不能為其分配 ASIL 等級，但它被認為是質(zhì)量管理 (QM) 等級，這是最低的安全級別。因此，灰色通道允許使用 QM 等級的設備來(lái)建立 ASIL 等級的通信路徑。要在系統級別達到 ASIL 等級，您需要確保在整個(gè)通信路徑中沒(méi)有數據操作。數據在來(lái)源處受到保護，在目的地處被解碼。在數據傳輸過(guò)程中發(fā)生的事情可以忽略不計，因為您始終可以檢測到錯誤，因為數據在源頭受到保護而不會(huì )被操縱。
通過(guò)在 BJB 中使用灰色通道方法，可以將智能從 BJB 轉移到電池管理單元 (BMU)，而無(wú)需在通信上花費額外的安全。
集成解決方案有助于節省時(shí)間和成本
專(zhuān)門(mén)針對 BJB 應用的新興半導體將所有必需的功能集成在一個(gè)設備中。例如，NXP 的 MC33772C 提供從毫安到千安的精確電流感應，并帶有庫侖計數功能。
該器件提供多種先進(jìn)的電壓和溫度測量功能，具有診斷功能的嵌入式平衡晶體管簡(jiǎn)化了 BJB 應用。它還支持標準 SPI 和與 MCU 的隔離菊花鏈通信，以處理和控制多達 63 個(gè)節點(diǎn)。其他診斷和功能安全功能包括檢測內部和外部故障，例如開(kāi)路、短路和泄漏。
符合 AEC Q-100 標準的堅固設備可熱插拔，并支持 ISO 26262，具有高達 ASIL D 功能安全的能力。
MC33772C框圖：6通道鋰離子電池控制器IC
這種設計上的簡(jiǎn)化縮短了Tier1和OEM的上市時(shí)間和相關(guān)的開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)提高了續航里程、安全性和電池壽命。 |
