【導讀】越來越多的電動汽車,需要實現(xiàn)最高水平的功能安全與高精度電池監(jiān)測。為了提高電池監(jiān)測的準確性,車輛的電池管理系統(tǒng)必須有效地實時工作,以監(jiān)測內部單個電池的性能。
越來越多的電動汽車,需要實現(xiàn)最高水平的功能安全與高精度電池監(jiān)測。為了提高電池監(jiān)測的準確性,車輛的電池管理系統(tǒng)必須有效地實時工作,以監(jiān)測內部單個電池的性能。
在典型的混合動力汽車和電動汽車中,電池管理單元(BMU)由12伏電池供電。即使在停車或熄火的情況下,此電池也會保持工作,以支持遙控鑰匙、汽車安全防盜和電池監(jiān)控等功能。當汽車停止時,為了確保電池正常工作,微控制器(MCU)必須定期喚醒,以查找高壓電池組中的故障。這種周期性喚醒會消耗電流,并可能過早地消耗完12伏電池電量。
設計工程師和汽車制造商現(xiàn)在可以考慮一種新的自動主機反向喚醒功能,使主機MCU關閉,而依賴電源管理集成電路(PMIC)保持低功耗模式,從而節(jié)省12伏蓄電池電量。
檢查故障喚醒電池設計
如圖1所示,電動汽車電池組可堆疊到800伏以上,以支持交流電機的負載。這些電池組由成百上千個電池串聯(lián)在一起組成。分布式電池組系統(tǒng)通過將多個高精度電池監(jiān)控器連接到稱為電池管理單元(BMU)的系統(tǒng)上,以支持多電池組。
BMU板包含主MCU、電源(PMIC或系統(tǒng)基礎芯片[SBC])和一個通信接口,該接口將MCU和電池監(jiān)測單元上的電池監(jiān)測單元連接起來,然后再連接到實際的電池。支持環(huán)形網絡,以便在電纜發(fā)生故障時可以反轉菊花鏈通信方向。主機MCU通過CAN總線與車輛控制單元通信。通過有效地監(jiān)控每個電池單元,電動汽車的MCU可以確保所有電池單元的正常工作。
圖1:簡化的電池管理系統(tǒng)圖
使用TI的電池監(jiān)視器和平衡器提高精確度
德州儀器的BQ79616-Q1電池監(jiān)測儀和均衡器,即使在休眠模式下,也可以連續(xù)監(jiān)控高壓電池。當電池發(fā)生故障時,BQ79616-Q1通過菊花鏈將故障信息傳輸?shù)紹Q79600-Q1通信接口。BQ79600-Q1喚醒并命令PMIC和MCU喚醒。MCU不必周期性地自行喚醒,而是可以依靠BQ79616-Q1監(jiān)視器。因此,BQ79600-Q1和BQ79616-Q1自動主機反向喚醒(automatic host reverse wake-up)功能允許MCU關閉,其PMIC處于低功耗模式,從而最大限度地減少12V蓄電池的電流消耗并節(jié)省電池電量。
如圖2所示,當BQ79616-Q1處于休眠模式時,低功率運行、電池過熱和欠溫、電池過電壓和欠壓、熱敏電阻過熱和低溫故障檢測等功能仍然有效。由于在睡眠模式下通信不可用,設備提供了一個選項,通過“心跳”(設備處于無故障狀態(tài))和“故障”(設備處于故障狀態(tài))的“音調”來傳輸故障狀態(tài)。
這些音調以與通信命令幀相同的方向傳輸。與通信不同,心跳和故障是周期性傳輸?shù)?。心跳和故障接收器在睡眠模式下始終打開。為了使信號返回到基礎設備(以觸發(fā)NFAULT),需要一個環(huán)形結構來支持在休眠模式下傳輸故障狀態(tài)。一旦BQ79600-Q1嗅探器檢測到一個故障音,它就會進入驗證模式來檢查是否存在真正的故障。如果真的故障存在,BQ79600-Q1觸發(fā)INH引腳,INH引腳是一個高壓輸出引腳,為PMIC提供電壓。
圖2:自動主機反向喚醒與TI電池監(jiān)視器和平衡器
結論
BQ79616-Q1系列電池監(jiān)測器和平衡器支持自動主機反向喚醒,使主機MCU可以保持關閉狀態(tài),其電源處于最低功率模式,而BQ79600-Q1則監(jiān)測來自堆疊電池監(jiān)測設備的故障。BQ79600-Q1通過INH引腳喚醒SBC,如果BQ79600-Q1或堆疊的BQ79616-Q1檢測到未屏蔽故障,則該引腳將進一步喚醒MCU。這可以節(jié)省12伏蓄電池,并支持功能安全要求,如對過壓、欠壓、過熱的監(jiān)控,溫度過低、熱敏電阻過熱和熱敏電阻溫度過低等情況,即使在電動汽車停駐或完全關閉時也是如此。
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