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作者：德州儀器 在我們實(shí)現交通零排放的道路上，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(HEV)是從內燃機(ICE)到純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)之間的自然過(guò)渡。這個(gè)過(guò)渡期將持續數年，并會(huì )根據電氣化水平劃分出幾種類(lèi)型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。一種是輕混合動(dòng)力汽車(chē)，通常配備 48V 電池以支持有限的電力推進(jìn)。另一種是帶純電動(dòng)推進(jìn)和車(chē)載充電器(OBC)的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)。 最新預測顯示，48V輕混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)將主導HEV/BEV市場(chǎng)，如圖 1 所示。消費者的偏好將推動(dòng)這一需求，因此，汽車(chē)制造商必須能夠改變現有的汽車(chē)架構，以滿(mǎn)足排放法規，并避免完全重新設計所產(chǎn)生的費用和時(shí)間。 
圖 1：全球xEV市場(chǎng)趨勢；來(lái)源：Strategy Analytics 面對激烈的競爭，HEV制造商在平衡成本和性能的同時(shí)尋求理想的解決方案。在本文中，我們將討論選擇具有集成功能的智能電池監測器如何幫助您實(shí)現設計優(yōu)勢，例如高精度電池監控、高級別的功能安全和BOM節約等等。 48V HEV電池管理系統 當今的輕混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)通常具有縮小尺寸的ICE，以及提供有限電力推進(jìn)和支持電子扭矩輔助等大功率負載的48V電池。這種48V電池需使用電池管理系統(BMS)來(lái)實(shí)現監控、保護、配電和其他輔助功能。出于安全原因，傳統的低壓12V電池仍在應用。 48V BMS由12V側電池控制單元(BCU)和48V側與電池分配單元(BDU)組合的電池監控單元(CSU)組成，如圖 2 所示。發(fā)動(dòng)機控制單元(ECU)與BMS分開(kāi)，并通過(guò)CAN接口控制BMS。為了提高安全性，BCU和CSU通常是隔離的。
圖 2：48V HEV的典型BMS 常見(jiàn)的BMS功能有： • 監控各電芯電壓并實(shí)現電量平衡 • 整個(gè)電池組的電壓和電流測量 • 電池溫度監測 • 功率切換和配電 • 絕緣監測 顯然，BMS的核心部分是電池監測和平衡IC。但是，并非所有BMS功能都必須由電池監測器執行。例如，如果沒(méi)有電池監測器進(jìn)行電流測量，則需要一個(gè)額外的電流監測器，以及一個(gè)ADC和數字隔離器（如ISO6721-Q1）。為了降低系統成本，最好將此功能集成到電池監測器中。 縮小解決方案尺寸，節約時(shí)間和BOM 如果所有BMS功能都可以在電池監測器中執行，則可以顯著(zhù)節約開(kāi)發(fā)時(shí)間、減小解決方案尺寸和降低BOM成本。圖3展示了一個(gè)48V BMS系統，該系統基于BQ75614-Q1符合ASIL-D級要求、具有集成電流檢測功能的14芯串聯(lián)汽車(chē)類(lèi)精密電池監測器、平衡器、保護器。
圖3：48V HEV基于BQ75614-Q1的BMS 與圖2相比，我們可以看到元件數量明顯減少。集成的電流檢測、電芯平衡、LDO和保險絲/開(kāi)關(guān)監測等功能可節約其他外部元件的成本。靈活的通用輸入/輸出(GPIO)引腳可通過(guò)提供I2C接口或擴展ADC輸入的數量來(lái)擴展功能，例如使用NTC熱敏電阻測量電池溫度。 高電壓精度對于應用日益廣泛的磷酸鐵鋰(LFP)電池至關(guān)重要。在精度方面，BQ75614-Q1實(shí)現了2mV的高電壓精度。0.3%的高電流精度和固有的電壓同步功能可實(shí)現更準確的充電狀態(tài)(SoC)和運行狀況(SoH)估計，從而延長(cháng)電池壽命。 BQ79614-Q1具有用于電壓、溫度和電流診斷的內置冗余路徑，從而實(shí)現功能安全合規性�？商峁┪臋n來(lái)協(xié)助進(jìn)行符合ISO 26262標準的系統設計，并實(shí)現高達ASIL D級（在電芯電壓、電流和溫度測量及通信方面）和ASIL B級（在過(guò)壓/欠壓和過(guò)溫/欠溫保護方面）的功能安全系統要求。該器件通過(guò)多個(gè)內置診斷功能，還可實(shí)現100ms的故障檢測時(shí)間間隔(FDTI)，從而釋放MCU以完成其他任務(wù)。 BQ75614-Q1具有與用于高壓BMS的可堆疊BQ7961x-Q1系列相同的多個(gè)特性，包括封裝、引腳排列、功能控制和寄存器映射。因此，為BQ75614-Q1開(kāi)發(fā)的硬件和軟件可以輕松移植到該系列中的其他器件，從而節省開(kāi)發(fā)時(shí)間。 很明顯，快速發(fā)展的HEV市場(chǎng)需要在成本和性能方面更具競爭力的BMS解決方案。只有提供具有更強性能、更多功能和更高集成度的創(chuàng )新器件來(lái)實(shí)現更智能的BMS，才能應對這一挑戰。 其他資源 · 隨時(shí)了解全新的TI BMS設計：https://www.ti.com.cn/solution/cn/battery-management-system-bms。 · 了解有關(guān)TI電池監控解決方案的更多信息：https://www.ti.com.cn/zh-cn/power-management/battery-management/overview.html。 · 訪(fǎng)問(wèn)BQ75614-Q1產(chǎn)品頁(yè)面：https://www.ti.com.cn/product/cn/BQ75614-Q1。 |
