電動(dòng)汽車電池管理IC方案精選

在電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，BMS作為為電動(dòng)汽車提供原始動(dòng)力源管理系統(tǒng)，其性能的好壞直接影響了電動(dòng)汽車的性能及使用壽命。我們常說(shuō)的BMS（電池管理系統(tǒng)）功能主要有三種：通過(guò)測(cè)量動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)，為駕駛員提供剩余的使用電量，以便提醒駕駛員能及時(shí)為電動(dòng)電池進(jìn)行充電；其次是對(duì)電池溫度進(jìn)行監(jiān)控管理，檢測(cè)電池工作時(shí)的溫度，并使用吹分機(jī)或散熱片來(lái)確保電池工作在最佳狀態(tài)；最后是實(shí)現(xiàn)電池的均衡管理，由于出廠制造誤差、或者使用過(guò)程中的存在通風(fēng)性差異，電化學(xué)性能轉(zhuǎn)換不一等情況，對(duì)電池電壓、剩余電量進(jìn)行檢測(cè)，以防過(guò)度充電。

在BMS開發(fā)過(guò)程中，對(duì)BMS的危害分析有過(guò)壓（過(guò)充）、欠壓、過(guò)溫和過(guò)流等危害事件，如過(guò)壓可能是一個(gè)比較嚴(yán)重的事件，尤其長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電池過(guò)充會(huì)導(dǎo)致電池性能下降和不可恢復(fù)性損壞，甚至導(dǎo)致電池變形、漏液情況發(fā)生。那么，對(duì)于BMS系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池過(guò)充、并通過(guò)合理的危害分析及評(píng)估，從單點(diǎn)失效和潛在失效等方面考慮設(shè)計(jì)安全機(jī)制，最后做出恰當(dāng)及時(shí)的處理。

恩智浦符合BMS功能安全的參考設(shè)計(jì)

恩智浦提供完整的電池管理系統(tǒng)解決方案，包括微控制器MCU、模擬前端電池控制器IC、隔離網(wǎng)絡(luò)高速收發(fā)器、系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片SBC等。借助恩智浦的BMS方案，客戶可輕易實(shí)現(xiàn)基于CAN網(wǎng)絡(luò)或菊花鏈的電池管理系統(tǒng)。恩智浦提供多種符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的器件，主控單元MPC574xP安全等級(jí)達(dá)到ASIL-D，模擬前端電池控制器MC33771安全等級(jí)達(dá)到ASIL-C，SBC（System Basic Chip）系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片F(xiàn)S45/65安全等級(jí)達(dá)到ASIL-D。采用這套方案可簡(jiǎn)化軟硬件設(shè)計(jì)，幫助客戶輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全等級(jí)達(dá)到ASIL-C/D。此外，恩智浦提供符合功能安全的參考設(shè)計(jì)，極大加速客戶開發(fā)符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的BMS產(chǎn)品。

恩智浦BMS菊花鏈?zhǔn)浇鉀Q方案

在該方案中，主控單元采用的MPC574xP是一款基于Power architecture、具有l(wèi)ock step核的高性能、高安全性MCU。

⊿ SBC系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片F(xiàn)S45/65不僅提供多種可配置的電源選擇，而且提供電源監(jiān)控和眾多安全機(jī)制，支持fail-safe安全保護(hù)模式，MCU搭配SBC系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片可實(shí)現(xiàn)更高的安全等級(jí)。

⊿ 模擬前端MC33771負(fù)責(zé)電池?cái)?shù)據(jù)的采集，一個(gè)MC33771最多可以接14節(jié)單體電池，多個(gè)MC33771可以級(jí)聯(lián)形成菊花鏈?zhǔn)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1301/" target="_blank">通信。

⊿ MC33664作為MCU和MC33771的傳輸物理層，負(fù)責(zé)將SPI信號(hào)和差分信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

恩智浦的BMS解決方案支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括集中式、分布式菊花鏈結(jié)構(gòu)以及集中式、分布式CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。菊花鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)可顯著降低BOM成本，受制于通信距離限制，在目前的大巴車上，目前主要是基于CAN總線通信。恩智浦提供的BMS解決方案具有極大的靈活性，可滿足不同客戶的需求。

鑒于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基于ISO26262的開發(fā)還處于起步階段，部分車廠和供應(yīng)商的功能安全開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致開發(fā)符合IS026262標(biāo)準(zhǔn)的BMS難度較大，并且要一下子達(dá)到系統(tǒng)級(jí)ASIL-C/D，系統(tǒng)開發(fā)成本高，挑戰(zhàn)性巨大。針對(duì)這種情況，恩智浦提供一種具有低成本優(yōu)勢(shì)的方案，推薦主控單元MCU采用具有超高性價(jià)比的S32K14x，該系列MCU基于ARM Cortex M4內(nèi)核，按照ISO26262標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，結(jié)合外部的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片F(xiàn)S45/65等，可使系統(tǒng)安全等級(jí)達(dá)到ASIL-B。另外，單個(gè)S32K14x達(dá)到ASIL-B等級(jí)，通過(guò)軟硬件冗余設(shè)計(jì)也能使系統(tǒng)達(dá)到更高的安全等級(jí)ASIL-C。

恩智浦BMS CAN網(wǎng)絡(luò)解決方案

需要指出的是，在恩智浦公司，所有按照ISO26262標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的器件，都被囊括在恩智浦的SafeAssure計(jì)劃里。SafeAssure 保證開發(fā)的產(chǎn)品符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，并提供必要的支持，提供功能安全相關(guān)的文檔，如Safety Manual 和FMEDA等，Safety Manual詳細(xì)闡述了芯片所采用安全機(jī)制，并指導(dǎo)用戶如何使用芯片可以達(dá)到比較高的安全性等級(jí)。FMEDA展示了芯片失效模型、失效概率和診斷分析等，客戶可根據(jù)具體應(yīng)用需求對(duì)FMEDA進(jìn)行裁剪。