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汽車(chē)電(diàn)子(zǐ)-汽車(chē)芯片進化(huà)和(hé)電(diàn)池§λ ∞管理(lǐ)芯片

發布日(rì)期:2020-10-30

前言:

新能(néng)源汽車(chē)最核心和(hé)最貴的(de)兩個(gè)器(qì)件(jiàλ↑εφn)是(shì)IGBT和(hé)電(diàn)芯,圍繞這(zhè)兩個σ®(gè)器(qì)件(jiàn)其實在三電(diàn)系統檢測和(hé)保∞✔護中芯片起到(dào)了(le)很(hěn)大(dà)的(de)作(䀶zuò)用(yòng),随著(zhe)汽車(chē)內(nèi)電(diàn© ←)壓從(cóng)12V、48V、200V+、400V+最後到(dào)800V,監測和&‌∏(hé)保護的(de)芯片電(diàn)路(lù)的(de)功能(néngε׶)重要(yào)性也(yě)越來(lái)越重要(yào)。當然這(zhè) ‌©部分(fēn)成本在BMS、逆變器(qì)裡(lǐ)面也(yě)占了(le)不(bù₹ ‍↔)小(xiǎo)的(de)成本比例。

       1.不(bù)同的(de)電(diàn)壓組合

從(cóng)整體(tǐ)的(de)演進路(lù)線,目前主要(yào)汽車(× ♦chē)裡(lǐ)面由單一(yī)的(deπλ )電(diàn)壓等級12V開(kāi)始逐步往多(duō)個(gè)電(diàn)壓轉φ ↑變,主要(yào)發展方向為(wèi): 

1)混合動力12V+48V:采用(yòng)兩顆電(diàn)池,一(yī)般是(shì)©™12VAGM電(diàn)池和(hé)48V锂電(diàn)池作(₩πzuò)為(wèi)搭配。

2)混合動力12V+HV:采用(yòng)兩顆電(diàn)池,12VAGM鉛酸電(diàn)池和(hé)高(gāo)壓♠®↑¶锂電(diàn)池作(zuò)為(wèi)組合&ε₩←nbsp;

3)電(diàn)氣化(huà):主要(yào)包含12V+HV、12V+48V+12V和(hé)HV★∞γ♥+48V(目前這(zhè)種設計(jì)并不(bù)存在,隻是(shì)演進的(de)方₽"↑∑向) 這(zhè)裡(lǐ)值得(de)一(yī)提的(&∏ ≤de)是(shì)48V電(diàn)源供電(diàn)設計(jì),48V電(diàn)壓平​®±β台通(tōng)常用(yòng)于為(wèi)需要(yào)更高(gāo)功©">率的(de)負載供電(diàn),連接到(dào)48 ÷≈©♥V電(diàn)壓平台上(shàng)的(de)ECU都(dōu)需要​$★(yào)高(gāo)效,高(gāo)功率密度‌✘且能(néng)夠承受ISO 21780中規定的(de)工(gōngΩ§)作(zuò)電(diàn)壓要(yào)求的(de)電(dià§'n)源管理(lǐ)設備。可(kě)以使用(yòng)降壓穩壓器(qì),三相(xiàng)栅極驅動器(qì₹‍ ♠)和(hé)電(diàn)池管理(lǐ)系統之類的(dδπ§​e)産品,配合電(diàn)流和(hé)電(dià <n)壓檢測放(fàng)大(dà)器(qì)産品組合。 


     2.
電(diàn)池管理(lǐ)系統

電(diàn)池管理(lǐ)系統的(de π∞ )主要(yào)任務是(shì)通(tōng)過保證電(diàn)池系統♠↓Ω的(de)設計(jì)性能(néng),從(có∏ε€∏ng)硬件(jiàn)結構上(shàng),電(di€"àn)池管理(lǐ)系統由傳感器(qì)​¶↑、控制(zhì)器(qì)、執行(xíng)器(qì)、高↔™★©(gāo)低(dī)壓線束等組成,從(cóng)Ω♥∏∑硬件(jiàn)結構上(shàng)來(lái)看(kàn),它有(yǒu)以下(x₹↑♠®ià)的(de)功能(néng)模塊:

1)電(diàn)池參數(shù)檢測(∏$✔傳感器(qì)層):包括電(diàn)池系統總電(diàn)壓、總電(dià↓™♦₩n)流、單體(tǐ)電(diàn)池電(diàn)壓檢測、溫度檢測、煙(yān)霧探測、絕緣檢★☆∑測、碰撞檢測等。 

3)MCU計(jì)算(suàn)核心:這(zhè)部分(fēn)是(shì)整個(gè)電(diàn)池管理(lǐ)系統的(↑‍≤δde)算(suàn)法,這(zhè)部分(fēn)也(yě)是(shì)電(diàn)池系統↓♠σ作(zuò)為(wèi)一(yī)個(g↔®£•è)整車(chē)控制(zhì)器(qì)Ω≥™₽實現(xiàn)既定的(de)功能(néng)安全目标最為(wèi)基礎的(de)電(αα★diàn)路(lù)結構。

4)均衡電(diàn)路(lù):整個(gè)電(diàn)池系統的(de)不(bù)一(yī)緻性直 ★•™接影(yǐng)響電(diàn)池系統地(d÷'Ωì)實際可(kě)用(yòng)容量,這(zhè)©↓個(gè)不(bù)一(yī)緻性會(huì)随著(zhe)ε♥時(shí)間(jiān)進行(xíng)累積。目前随著(zhe)電(diàn)池進入200A₹✘h的(de)時(shí)代,均衡的(de)作(‍φφzuò)用(yòng)和(hé)能(néng)力進入一(yī)個(gè)微(wēi)妙的♥×(de)時(shí)代。 

5)電(diàn)源管理(lǐ)電(di★≈♦‍àn)路(lù)和(hé)EMC抑制(zhì):電(diàn)池管理(lǐ)系統從(cóng)電(diàn)池模組和(hé♦€>)12V電(diàn)池上(shàng)驅電(diàn),©∑通(tōng)過合理(lǐ)的(de)保護電(diàn)路(lù)來(lái)管控不(bù)同節 ÷£±點的(de)電(diàn)源情況。

6)網絡通(tōng)訊和(hé)喚醒電(diàn)路(lù):電(diàn)池管理(lǐ)系統是(shì)需要(yào)與整車(ch ↑↓<ē)動力總成、車(chē)身(shēn)網絡等整車(chē)網絡節點通(tōng)信,也(y>↑↑≥ě)需要(yào)進行(xíng)對(duì)應的(♦←de)網絡管理(lǐ)和(hé)喚醒休眠管理(lǐ)。

7)信息存儲單元:用(yòng)于存儲關鍵數(shù)據,比如(rú)在整個(gè)生(shēng)命λ→♠α周期內(nèi)客戶使用(yòng)的(de)情況,這(zhè)部分(fēn)核心內®>(nèi)容是(shì)記錄電(diàn)池系統超'∑≈出預期的(de)濫用(yòng)數(shù)據的™<"★(de)時(shí)間(jiān)和(hé)頻(pín)次。




随著(zhe)域控制(zhì)器(qì)的(&↕≈de)引入,BMS內(nèi)存儲信息,主要(yào)是(shì)以FOT↔♠↓A 的(de)要(yào)求為(wèi)主↕₽♥✘,存數(shù)據倒不(bù)是(shì)重要(yào)的(de)事(shì)情。 如(rú)下(xià)圖所示,想要(yào)完成一(yī)個±★Ω∞(gè)大(dà)的(de)完整的(de)電(diàn)池管理(l"<'ǐ)系統在一(yī)塊電(diàn)路(lù)闆上(sh∏₹↑™àng)面,其硬件(jiàn)和(hé)軟件(jiàn)的(de)複雜(zá)度,特别是→ (shì)高(gāo)低(dī)壓混合的(de)情況✔×比較突出,外(wài)圍的(de)高(gāo)∞​✘低(dī)壓線束使得(de)整個(gè)電(© diàn)池管理(lǐ)系統在硬件(jiàn)設計(jì)上(shà≠αng)難以實現(xiàn)。


      ™±∞3.
電(diàn)池系統和(hé)充電(diàn)裡(lǐ)面的("↔de)芯片進化(huà)特點


 如(rú)何提高(gāo)電(diàn)池管理(lǐ)系統的ε​↔(de)可(kě)靠性?

電(diàn)池的(de)AFE檢測芯片,以德州儀器(qì) (TI) BQ796÷δ♦06A-Q1為(wèi)例,主要(yào)的(de)設計(jì)方向是(shì)在芯片層面提高•☆(gāo)芯片的(de)功能(néng)安全等級和(hé)可(kě)靠性。高(gāo)度集成的(de)BQ79606A-Q1© § 可(kě)精确監控溫度和(hé)電(diàn)壓水(shuǐ)§'™平,有(yǒu)助于最大(dà)限度地(dì)延長(cháng)電(diàn)池使用(←"<yòng)壽命和(hé)上(shàng)路(lù)時(shí)間(j'$≈₩iān)。此外(wài),BQ79606A-Q1電(diàn)池監控器(qì)具有±♠(yǒu)安全狀态通(tōng)信功能(néng),可"↑σ(kě)幫助系統設計(jì)人(rén)員(yuán)£ ±滿足汽車(chē)安全完整性等級D(ASIL-D)的(de)要(yào)求。這(zhè)是(shì)ISO 26262道(dào)路(lù)車™>(chē)輛(liàng)标準定義的(de)最高(gāo)功能(néng)安∞∞全目标。 目前AFE方面,在電(diàn)壓檢測,溫度檢測和(hé)通(tōng)訊功能(néγ≈<ng)達到(dào)汽車(chē)安全完整性等級AS±≤£®IL-D。 在通(tōng)信方面,AFE占據主要(yào)的(de)功能(néng) ",從(cóng)之前的(de)CAN大(dà‌≤♦)部分(fēn)企業(yè)都(dōu)逐步過渡到(d∏≥±>ào)的(de)菊花(huā)鏈的(de)通(tōε↑♦ng)信方式,在菊花(huā)鏈的(de)環體(tǐ)系結構,即使在一(y&Ωī)端通(tōng)訊電(diàn)纜斷開(kāi)的(de)情況下(xià),也(←←₹yě)可(kě)以通(tōng)過反向通(tōng)φ€<↔訊保證所有(yǒu)電(diàn)池模組的(de)通(tōng)訊在設計(jì)方面中,無需外(wài)部齊納二極管也(yě)可(kě)實現(xiàn)強大(dà≥δ <)的(de)熱(rè)插拔性能(néng)。目≥§♥←前電(diàn)池系統需要(yào)優化(huà)♣γβ™低(dī)溫下(xià)的(de)充電(diàn)/放(fà €‌ng)電(diàn)性能(néng),并确保高(gāo)溫下(xià)α§ε₩電(diàn)池保持在安全的(de)工(≤εgōng)作(zuò)區(qū)域內(nèi)。為(≠ wèi)了(le)應用(yòng)适當的(de)熱(rè)管理(lǐ)策略,有(yǒu)必要∑ $€(yào)在電(diàn)池/電(diàn)池組水(shuǐ)平上(shàn&±βg)進行(xíng)準确的(de)電(diàn)壓和(® hé)溫度感測(BQ79606A-Q1)。這(zhè)些(xiē)可(kě)能→←(néng)需要(yào)在冷(lěng)啓動條件(jiàn)下(xià)進行(★∞xíng)預熱(rè),并在較高(gāo)溫度下(xià)進行(xíng)冷(lěng)卻。‌≈✘

小(xiǎo)結:這(zhè)幾年(nián)BMS的(de)發展,主要(yào)還(hái)是(shì)在±≠≠ΩAFE芯片的(de)優化(huà)上(shàng),本身(sh​✘&↕ēn)BMS本體(tǐ)的(de)功能(néng)發展還(hái)是(shì)比較有(yǒu)限​±≥‍的(de),随著(zhe)BMS和(hé)域控制(zhì)器(qì)的(de)叠代發展,這(zφ∞hè)方面的(de)特點會(huì)越來(lái)越明(míng)顯。作(zuò)為(wèi)模拟芯片老(lǎo)大(dà),TI近(jìn)些(x ♣•↔iē)年(nián)不(bù)斷推出相(xiàng)關的(de)車(chē)規級産品和(hσγé)參考設計(jì),比如(rú)上(shàn≠‍g)文(wén)提到(dào)的(de) BQ79606A-Q1和(hé)基于該産品​σ✔的(de)可(kě)擴展的(de)6s 至 96s锂電(diàn)池監控演示器(qì)參考設計(∏♥"'jì),并且還(hái)在不(bù)斷研發新一(yī)代σ<←産品,加速這(zhè)個(gè)領域的(de)創新叠代過程。另外(wài)說(shuō)個(gè)題外(wài)話(huà), 最近(j€λìn)看(kàn)到(dào)了(le)許多(duō)TI針對(duì)于汽車✘ (chē)市(shì)場(chǎng)的(de✘ ♣)宣傳活動,可(kě)見(jiàn)其對(duì)汽車(chē)領域的(de)重視(shλ§ε↑ì)。


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