越來越多的電動(dòng)汽車，需要實(shí)現(xiàn)最高水平的功能安全與高精度電池監(jiān)測(cè)。為了提高電池監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，車輛的電池管理系統(tǒng)必須有效地實(shí)時(shí)工作，以監(jiān)測(cè)內(nèi)部單個(gè)電池的性能。

 

在典型的混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)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(huì)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(dāng)汽車停止時(shí)，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(huì)消耗電流，并可能過早地消耗完12伏電池電量。

 

設(shè)計(jì)工程師和汽車制造商現(xiàn)在可以考慮一種新的自動(dòng)主機(jī)反向喚醒功能，使主機(jī)MCU關(guān)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(shè)計(jì)

 

如圖1所示，電動(dòng)汽車電池組可堆疊到800伏以上，以支持交流電機(jī)的負(fù)載。這些電池組由成百上千個(gè)電池串聯(lián)在一起組成。分布式電池組系統(tǒng)通過將多個(gè)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(chǔ)芯片[SBC]）和一個(gè)通信接口，該接口將MCU和電池監(jiān)測(cè)單元上的電池監(jiān)測(cè)單元連接起來，然后再連接到實(shí)際的電池。支持環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，以便在電纜發(fā)生故障時(shí)可以反轉(zhuǎn)菊花鏈通信方向。主機(jī)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(gè)電池單元，電動(dòng)汽車的MCU可以確保所有電池單元的正常工作。

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(cè)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(dāng)電池發(fā)生故障時(shí)，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(dòng)主機(jī)反向喚醒（automatic host reverse wake-up）功能允許MCU關(guān)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(dāng)BQ79616-Q1處于休眠模式時(shí)，低功率運(yùn)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(cè)等功能仍然有效。由于在睡眠模式下通信不可用，設(shè)備提供了一個(gè)選項(xiàng)，通過“心跳”（設(shè)備處于無故障狀態(tài)）和“故障”（設(shè)備處于故障狀態(tài)）的“音調(diào)”來傳輸故障狀態(tài)。

 

這些音調(diào)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)摹Ｐ奶凸收辖邮掌髟谒吣Ｊ较率冀K打開。為了使信號(hào)返回到基礎(chǔ)設(shè)備（以觸發(fā)NFAULT），需要一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)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(cè)到一個(gè)故障音，它就會(huì)進(jìn)入驗(yàn)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(gè)高壓輸出引腳，為PMIC提供電壓。

 

圖2：自動(dòng)主機(jī)反向喚醒與TI電池監(jiān)視器和平衡器

 

結(jié)論

BQ79616-Q1系列電池監(jiān)測(cè)器和平衡器支持自動(dòng)主機(jī)反向喚醒，使主機(jī)MCU可以保持關(guān)閉狀態(tài)，其電源處于最低功率模式，而BQ79600-Q1則監(jiān)測(cè)來自堆疊電池監(jiān)測(cè)設(shè)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(cè)到未屏蔽故障，則該引腳將進(jìn)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(duì)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(dòng)汽車停駐或完全關(guān)閉時(shí)也是如此。