最具性價比的動力電池高壓檢測方案分享

純電動汽車一般采用鋰電池作為動力電池，其電池組的電壓通常都在200V以上，對于純電動汽車客車甚至超過600V，隨著電壓平臺的升高，對高壓系統(tǒng)絕緣性能的實時監(jiān)測就顯得越發(fā)重要。

電動汽車的動力系統(tǒng)是一個高電壓、大電流的電路，在正常情況下，高壓系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，對車體完全絕緣，但不排除在日常使用過程中，潮濕、振動、暴曬等惡劣的環(huán)境很容易引起電池高壓線束的老化和破皮，從而降低整車的絕緣安全性，使車體漏電，這不僅會危及乘客的人身安全，還將影響低壓電器和車輛控制器的正常工作，所以需要配備專門的系統(tǒng)來管理高壓系統(tǒng)的安全。

絕緣監(jiān)測技術是電動汽車上關系到人身安全的一項關鍵技術，因此，為了保證電動汽車的動力電池組的絕緣安全，一個合格的絕緣檢測系統(tǒng)，必須能夠準確檢測電動汽車動力電池組正負母線對地電壓、電池組總壓、充放電電流和絕緣電阻等參數(shù)實時監(jiān)控并及時準確的報警。

方案平臺介紹

在對絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的主控芯片進行選型時，一方面要考慮芯片各方面的性能是否能達到系統(tǒng)的要求；另一方面要兼顧系統(tǒng)的整體成本，系統(tǒng)成本過高則產(chǎn)品在市場上沒有競爭優(yōu)勢；基于以上兩點考慮，ZLG立功科技提供基于恩智浦半導體MM9Z1J638的絕緣檢測系統(tǒng)的解決方案。方案框圖如下圖所示：

圖1 絕緣檢測方案框圖

MM9Z1J638的核心特性如下：

集成S12Z內(nèi)核，最高主頻50MHz,同時帶有128 KB閃存、8.0 KB RAM、4.0 KB EEPROM。

集成LIN2.2協(xié)議物理接口以及一個MSCAN協(xié)議控制器，可與汽車總線連接；另外集成4路GPIO口，可作為絕緣檢測電路的開關控制。

寬電壓供電，可以由12V電池直接供電，無需額外DC電路。

內(nèi)置１個兩通道16位Σ－Δ模數(shù)轉換器（ADC），用于同步測量電池電壓和電流，另外還有一個個16位Σ－Δ模數(shù)轉換器（ADC）用于溫度監(jiān)控。

采用內(nèi)部電阻分頻器提供4個電池電壓測量，采用外部電阻分頻器提供最多5個直流電壓測量，電壓測量范圍可支持高達52V的電壓直接接入設備，并且當與外部電壓分壓器配合使用時，可支持更高的電壓電池配置。

支持通過一個外部分流電阻進行精確電流測量，電流測量范圍高達±2000A。

集成一個內(nèi)部溫度傳感器，同時支持4個外部溫度傳感器輸入。

低功耗模式下，支持電流閾值檢測，支持LIN、CAN、定時器以及IO喚醒功能。

圖2 MM9Z1J638內(nèi)部框圖

開發(fā)支持：

1、MM9Z1J638的軟件開發(fā)環(huán)境推薦使用CodeWarrior10.6以上的版本，該軟件版本對MM9Z1J638的軟件代碼限制是128K，而MM9Z1J638的flash剛好為128K，所以在CodeWarrior10.6以上的版本開發(fā)，就不會受LICENSE的限制，開發(fā)環(huán)境完全免費，降低開發(fā)成本。

2、有多種參考設計可以供客戶參考，支持快速、輕松地開發(fā)新應用。另外還提供了底層驅動代碼，幫助客戶縮短開發(fā)周期。

3、MM9Z1J638評估和開發(fā)套件（KIT9Z1J638EVM）集成了電流、電壓和溫度采集，同時配帶了CAN和LIN的通信接口，是一款簡單但精密的電池傳感器評估板。評估板的實物圖如下所示：

圖3 KIT9Z1J638EVM 板圖

總結

MM9Z1J638將模擬、處理器和通信功能集于一身，有助于降低物料成本，以及開發(fā)更加先進的電池監(jiān)控算法。另外ＭＭZ1J683完全符合AEC-Q100汽車標準，可滿足嚴苛的汽車業(yè)ESD、EMC標準，并達到零缺陷質(zhì)量水平，保障檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。