基于Infineon TLE9012AQU 的 BMS均衡方案

電池作為電動汽車三大件之一，決定著續(xù)航里程，關(guān)系著使用者的安全。當(dāng)前的技術(shù)水平下，單體電池能提供的容量或電壓都是有限的，電動汽車的電池包都是由大量的單體電池串并聯(lián)而成。顯然，電池廠商的材料、工藝、制程和電池包的組裝、工作環(huán)境溫度、通風(fēng)條件以及電池自然老化等因素造成了電池的不一致性……

解決電池差異的問題，不光有電池廠商的品質(zhì)管控，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合熱管理，還有對電池的均衡控制。優(yōu)秀的均衡管理策略能在最大化的利用電池容量提升里程的同時(shí)，科學(xué)的控制電池的充放電深度，保證電池的安全與壽命。簡單概括，BMS（電池管理系統(tǒng)）是支撐電池系統(tǒng)的安全與效能的關(guān)鍵所在。其主要任務(wù)為采集監(jiān)控電池狀態(tài)，如：電壓，電流，溫度，絕緣狀態(tài)，荷電狀態(tài)，放電深度，健康狀態(tài)，故障診斷……并將采集到的數(shù)據(jù)與整車通訊，協(xié)調(diào)其它各個(gè)系統(tǒng)工作。

AURIX系列MCU是32位處理器，主頻200MHz，芯片內(nèi)部集成硬件加密模塊，擁有豐富的外設(shè)接口，功能安全等級最高可達(dá)ASIL-D。AURIX系列產(chǎn)品提供各種不同的配置供客戶根據(jù)應(yīng)用選擇最佳的型號，以實(shí)現(xiàn)更人性化的成本、功能、靈活性。

TLE9012AQU每顆能監(jiān)控12串電池的電壓和溫度并提供相應(yīng)的診斷信息，功能安全等級最高可達(dá)ASIL-C,支持ASIL-D的版本將于2020年第四季度正式推出。專為混合動力電動汽車，插電式混合動力電動汽車和純電動汽車中使用的鋰離子電池組而設(shè)計(jì)的被動均衡方案。搭配AURIX系列MCU做控制，可以靈活的搭建符合客戶需求的集中式管理系統(tǒng)或者分布式管理系統(tǒng)。

TLE9012AQU集成150mA均衡開關(guān)管，能實(shí)現(xiàn)多通道均衡，也可以為單個(gè)單元進(jìn)行均衡，用戶還可以搭配外部MOSFET，實(shí)現(xiàn)更大的均衡電流；電池測量單元具有可配置的OV/UV比較器，12個(gè)通道并行采樣，提供16Bit ADC實(shí)現(xiàn)精確的電壓測量；5個(gè)通道用于外部溫度傳感器測量，溫度采樣內(nèi)置電流源，分辨率優(yōu)于純電阻采樣方式，為系統(tǒng)的熱管理提供精確的數(shù)據(jù)；內(nèi)部診斷支持輪詢定期診斷、固定硬件周期的周期性診斷、連續(xù)硬件監(jiān)視診斷、手動觸發(fā)診斷四種機(jī)制，能實(shí)現(xiàn)對均衡過電流/欠電流、電池過壓/欠壓、芯片內(nèi)部過熱、外部電流傳感器錯(cuò)誤、開路錯(cuò)誤、ADC錯(cuò)誤、內(nèi)部電源欠壓、LDO輸出過流、VIO欠壓等各種診斷；在通訊接口方面TLE9012AQU支持兩種類型的物理層：UART和iso UART，搭配TLE9015QU接口芯片，可用于系統(tǒng)中主從設(shè)備之間進(jìn)行通信。

?場景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?TLE9015QU接口板

?核心技術(shù)優(yōu)勢

（1）：內(nèi)部均衡開關(guān)，均衡電流高達(dá)150 mA，也可以外部擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)更大的均衡電流

（2）：16位高分辨率ADC測量，可選測量位長

（3）：溫度補(bǔ)償

（4）：內(nèi)置數(shù)字濾波器

（5）：iso UART 2Mbps的高速通信，菊花鏈連接，支持電容隔離和變壓器隔離

（6）：符合ISO-26262標(biāo)準(zhǔn)，支持ASIL-C

?方案規(guī)格

（1）：單顆均衡芯片可以監(jiān)測12節(jié)電池

（2）：支持多達(dá)20臺設(shè)備的通信

（3）：支持熱插拔

（4）：5路溫度測量

（5）：電池開路檢測

（6）：帶保護(hù)和診斷功能