為什么快速上市需要靈活的電動汽車電池管理系統(tǒng)

電動汽車電池智能傳感器的設計帶來了機械和電氣挑戰(zhàn)。MAX17853是一款靈活的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于管理高壓和低壓汽車電池模塊。它允許靈活的電池配置，從而節(jié)省成本、認證時間和上市時間。通過該解決方案，可以高精度地測量每個電池單元上的電壓以進行報告和平衡，并監(jiān)控母線以進行故障檢測。

介紹

為電動汽車電池設計智能傳感器 需要一些智能計劃來克服相關的問題 機械和電氣挑戰(zhàn)。例如，汽車 制造商可能會使用不同的電池配置 不同的型號。修改電池機械設計 匹配每個配置是昂貴的，并且可以觸發(fā) 開發(fā)和生產(chǎn)延遲。電壓和電流 在嘈雜的環(huán)境中進行測量時必須準確 環(huán)境。連接電池模塊和 子模塊可能用螺釘擰緊，當 松動，可產(chǎn)生高電阻損耗或中斷整個 電流。

在此設計解決方案中，我們回顧了這些挑戰(zhàn)和 提出一種創(chuàng)新的解決方案，允許靈活的電池 節(jié)省成本并加快上市時間的配置。跟 該解決方案，每個電池兩端的電壓測量 報告和平衡的準確性高;電壓過 母線也很容易測量和報告故障檢測。

典型電池配置

例如，42A、402.3V電動汽車電池可能是 由一系列 8 個模塊組成，每個模塊都有一個開發(fā) 電壓為50.3V。

在圖2中，單個模塊由三個4串聯(lián)組成， 70 個并聯(lián)子模塊 （4S） 通過母線 （BB） 連接。 因此，模塊的配置為：4S+BB+4S+BB+4S。

圖2.由電動汽車電池組成的八個串聯(lián)模塊之一。

缺乏靈活性

在傳統(tǒng)模塊中，從 14s 模塊移動到 12s 模塊是 問題。刪除圖 2 中的前兩行將留下 集成電路的輸入（V在） 未連接。這需要印刷電路板 更改為連接 V在到第 3 行的頂部。

噪聲

汽車具有惡劣和嘈雜的電氣環(huán)境。 此外，在充電過程中，來自電源的噪音 （110VAC，60Hz或220VAC，50Hz）影響電壓 測量具有混疊誤差的汽車電池組。 然后需要多級過濾。

母線觸點不良

一根1/8英寸x 2英寸的銅條長1英尺，可承載500A 電阻為 33μΩ。因此，42A 電流將 正常工作時會導致 33μΩ x 42 = 1.4mV 的壓降。 在快速充電期間，例如300A，壓降僅為 33μΩ x 300 = 9.9mV。顯然母線不是問題 在正常情況下。但是，如果母線接觸 由于任何原因惡化，抵抗力會急劇下降 增加，影響電池運行。

解決方案

例如，MAX17853是一款靈活的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。 高壓和低壓管理系統(tǒng) 電池模塊。該系統(tǒng)可以測量14節(jié)電池電壓 以及六個溫度或系統(tǒng)電壓的組合 使用完全冗余的測量引擎進行測量 在 263μs 內(nèi)。它還可以使用ADC執(zhí)行所有輸入 測量引擎在156μs。有14個內(nèi)部平衡 電池平衡電流的額定電流為 > 300mA 的開關，每個開關 支持廣泛的內(nèi)置診斷。最多 32 臺設備 可以菊花鏈方式管理 448 個單元并監(jiān)控 192 個單元 溫度。

彈性包

IC實現(xiàn)輸入電壓的重新路由 頂行通過軟件下降到下面的任何單元格。這使得 一塊BMS板，用于多種電池模塊配置 并有助于避免從一個模型重新設計硬件 到另一個。這降低了工程開發(fā)的成本， 庫存和OEM重新認證，以及縮短時間 到市場。

數(shù)字濾波

在競爭的ΣΔ架構中，測量是順序的， 在處理數(shù)據(jù)的軟件中產(chǎn)生開銷。 該 IC 的 SAR ADC 系統(tǒng)架構具有以下優(yōu)點： 14 行測量幾乎是同時進行的。 測量精度可以進一步提高 增加一個數(shù)字低通噪聲濾波器。

IC具有兩級數(shù)字濾波。特殊的陷波濾波器 消除由于整流而導致的充電過程中的不準確性 充電線頻率（100Hz/120Hz）并簡化 整體系統(tǒng)設計。這改善了時間對齊采樣 使用系統(tǒng)充電電路（圖3）。一個缺口通行證 濾波器衰減與苛刻噪聲相關的通用噪聲 汽車環(huán)境。

圖3.100Hz陷波濾波器。

母線監(jiān)控

除了 測量電池電壓。任何電池都可用于電池電壓 測量或母線監(jiān)控。電池和母線電壓 -2.5V至+5V范圍通過差分測量 65V 共模范圍，典型精度為 1mV （3.6V 電池，25°C）。母線測量完成 與電池和溫度測量相同的時間戳， 允許真正的時間對齊測量和監(jiān)控。

通信

為實現(xiàn)可靠的通信，系統(tǒng)采用Maxim電池管理 UART 或 SPI 協(xié)議，并經(jīng)過優(yōu)化以支持 內(nèi)部診斷和快速警報功能集的簡化 通過嵌入式通信進行通信 以及支持 ASIL D 和 FMEA 的硬件警報接口 要求。

結論

在此設計解決方案中，我們回顧了現(xiàn)有 電池管理解決方案，包括缺乏靈活性， 難以監(jiān)控故障母線和電池測量 存在多個噪聲源時的精度。然后我們 推出允許靈活電池配置的新IC 節(jié)省成本并加快認證和時間 到市場。使用這種解決方案，每個電池上的電壓 以高精度進行報告和平衡測量，同時 對母線進行故障檢測監(jiān)控。

審核編輯：郭婷