周立功提供符合功能安全的BMS解決方案平臺

隨著新能源概念的普及推廣，新能源汽車也逐步走入了千家萬戶，然而不斷曝光的電動汽車起火事件，讓人們對電動汽車的安全性提出了質(zhì)疑。2018年至今，已有三四十起電動車的著火事件，電動汽車所帶來的安全問題成為汽車行業(yè)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

在新能源汽車的發(fā)展中，動力電池的安全性是一道繞不過去的坎。從統(tǒng)計的汽車起火案例看，動力電池起火的直接原因是電池的熱失控。由于目前新能源汽車的能量來源都是鋰離子動力電池，電池自身具有一定的內(nèi)阻，在輸出電能的同時會產(chǎn)生一定熱量，同時又受到環(huán)境溫度影響，自身溫度變高，當(dāng)溫度超出其正常工作溫度范圍間時，將會損害整個電池的壽命和安全。

電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，簡稱BMS)作為保證動力電池安全性的重要技術(shù)手段，熱管理功能已經(jīng)成為必備功能。由于電池的表現(xiàn)和使用環(huán)境的溫度關(guān)系很大，只有適宜的溫度能最大化發(fā)揮電池的潛力，那么就要求熱管理系統(tǒng)能實時監(jiān)測和控制電池的溫度。因此，要保證熱管理功能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用，一個穩(wěn)定可靠的的BMS對于新能源汽車是至關(guān)重要的。

01方案平臺介紹

周立功提供符合功能安全的BMS解決方案，該方案中重要器件均采用了恩智浦提供的符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的器件，包括微控制器MCU、模擬前端電池控制器IC、系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片SBC等。

客戶借助恩智浦芯片的BMS方案進(jìn)行設(shè)計，能夠精確地監(jiān)測電池電壓、溫度、電流等重要參數(shù)，從而降低動力電池地安全風(fēng)險。

方案框圖如下：

圖1 級聯(lián)BMS方案框圖

方案特點(diǎn)與優(yōu)勢如下：

主控芯片選擇了NXP的ASIL-D等級MCU---SPC5744P,該系列芯片最高主頻可達(dá)200MHz，最大Flash空間達(dá)2.5M。另外該芯片具有鎖步校驗核，校驗核會執(zhí)行和主核相同的代碼指令，同時比較輸出結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)不匹配，就會觸發(fā)芯片的FCCU故障響應(yīng)單元進(jìn)行處理。非常適合功能安全要求比較高的BMS系統(tǒng)設(shè)計。

電源管理芯片選擇了NXP的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片---FS6500系列芯片，該芯片同樣是ASIL-D等級芯片，芯片內(nèi)部框圖如圖2所示。該芯片內(nèi)部集成了DCDC開關(guān)穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器，能為系統(tǒng)提供多種電源選擇。另外該芯片還集成了電源監(jiān)控和fail-safe安全機(jī)制，方便客戶設(shè)計高安全等級的產(chǎn)品。

圖2 FS6500內(nèi)部框圖

前端模擬器件作為BMS采樣的直接讀取者，它的特性的好壞，直接影響整個BMS的質(zhì)量，因此它的選取在整個BMS設(shè)計中最為重要。該方案中選擇了MC33771作為采集芯片。

該芯片主要特性如下：

單芯片可以測量14節(jié)電池，寬工作電壓范圍9.6-61.6V；

支持電流和溫度測量。集成7個ADC通道，以及3個獨(dú)立的16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

支持4MHz的SPI通信，以及2Mb/s的變壓器隔離的菊花鏈通信方式；

集成過壓，欠壓，過溫，欠溫等安全功能，同時安全等級達(dá)ASIL-C。

另外，該方案還選擇了恩智浦的MC33664隔離變壓器驅(qū)動芯片，MC35xs3400高邊開關(guān)芯片以及汽車級RTC芯片PCA2129，為客戶提供整套打包方案。同時上述所有器件，恩智浦都有對應(yīng)的Demo板，如圖3所示，客戶可以直接申請MC3371 DEMO板進(jìn)行評估測試，幫客戶短時間內(nèi)熟悉本套方案平臺，實現(xiàn)可靠，安全和最優(yōu)成本的電池管理系統(tǒng)方案。

圖3 MC33771 Demo板

02小結(jié)

BMS技術(shù)近年來雖然已經(jīng)有了很大提升，但有些部分仍不夠完善，尤其是安全方面，如何保障BMS系統(tǒng)的安全性，將是接下來很長一段時間的命題。設(shè)計滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)的BMS產(chǎn)品也將成為一種趨勢。周立功滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)的BMS解決方案，將會是你正確的選擇。