圖1:簡(jiǎn)化的電池管理系統(tǒng)圖
利用自動(dòng)主機(jī)反向喚醒技術(shù)節(jié)約蓄電池能量
發(fā)布時(shí)間:2020-12-07 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē),需要實(shí)現(xiàn)最高水平的功能安全與高精度電池監(jiān)測(cè)。為了提高電池監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,車(chē)輛的電池管理系統(tǒng)必須有效地實(shí)時(shí)工作,以監(jiān)測(cè)內(nèi)部單個(gè)電池的性能。
越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē),需要實(shí)現(xiàn)最高水平的功能安全與高精度電池監(jiān)測(cè)。為了提高電池監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,車(chē)輛的電池管理系統(tǒng)必須有效地實(shí)時(shí)工作,以監(jiān)測(cè)內(nèi)部單個(gè)電池的性能。
在典型的混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)中,電池管理單元(BMU)由12伏電池供電。即使在停車(chē)或熄火的情況下,此電池也會(huì)保持工作,以支持遙控鑰匙、汽車(chē)安全防盜和電池監(jiān)控等功能。當(dāng)汽車(chē)停止時(shí),為了確保電池正常工作,微控制器(MCU)必須定期喚醒,以查找高壓電池組中的故障。這種周期性喚醒會(huì)消耗電流,并可能過(guò)早地消耗完12伏電池電量。
設(shè)計(jì)工程師和汽車(chē)制造商現(xiàn)在可以考慮一種新的自動(dòng)主機(jī)反向喚醒功能,使主機(jī)MCU關(guān)閉,而依賴(lài)電源管理集成電路(PMIC)保持低功耗模式,從而節(jié)省12伏蓄電池電量。
檢查故障喚醒電池設(shè)計(jì)
如圖1所示,電動(dòng)汽車(chē)電池組可堆疊到800伏以上,以支持交流電機(jī)的負(fù)載。這些電池組由成百上千個(gè)電池串聯(lián)在一起組成。分布式電池組系統(tǒng)通過(guò)將多個(gè)高精度電池監(jiān)控器連接到稱(chēng)為電池管理單元(BMU)的系統(tǒng)上,以支持多電池組。
BMU板包含主MCU、電源(PMIC或系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片[SBC])和一個(gè)通信接口,該接口將MCU和電池監(jiān)測(cè)單元上的電池監(jiān)測(cè)單元連接起來(lái),然后再連接到實(shí)際的電池。支持環(huán)形網(wǎng)絡(luò),以便在電纜發(fā)生故障時(shí)可以反轉(zhuǎn)菊花鏈通信方向。主機(jī)MCU通過(guò)CAN總線與車(chē)輛控制單元通信。通過(guò)有效地監(jiān)控每個(gè)電池單元,電動(dòng)汽車(chē)的MCU可以確保所有電池單元的正常工作。
圖1:簡(jiǎn)化的電池管理系統(tǒng)圖
使用TI的電池監(jiān)視器和平衡器提高精確度
德州儀器的BQ79616-Q1電池監(jiān)測(cè)儀和均衡器,即使在休眠模式下,也可以連續(xù)監(jiān)控高壓電池。當(dāng)電池發(fā)生故障時(shí),BQ79616-Q1通過(guò)菊花鏈將故障信息傳輸?shù)紹Q79600-Q1通信接口。BQ79600-Q1喚醒并命令PMIC和MCU喚醒。MCU不必周期性地自行喚醒,而是可以依靠BQ79616-Q1監(jiān)視器。因此,BQ79600-Q1和BQ79616-Q1自動(dòng)主機(jī)反向喚醒(automatic host reverse wake-up)功能允許MCU關(guān)閉,其PMIC處于低功耗模式,從而最大限度地減少12V蓄電池的電流消耗并節(jié)省電池電量。
如圖2所示,當(dāng)BQ79616-Q1處于休眠模式時(shí),低功率運(yùn)行、電池過(guò)熱和欠溫、電池過(guò)電壓和欠壓、熱敏電阻過(guò)熱和低溫故障檢測(cè)等功能仍然有效。由于在睡眠模式下通信不可用,設(shè)備提供了一個(gè)選項(xiàng),通過(guò)“心跳”(設(shè)備處于無(wú)故障狀態(tài))和“故障”(設(shè)備處于故障狀態(tài))的“音調(diào)”來(lái)傳輸故障狀態(tài)。
這些音調(diào)以與通信命令幀相同的方向傳輸。與通信不同,心跳和故障是周期性傳輸?shù)?。心跳和故障接收器在睡眠模式下始終打開(kāi)。為了使信號(hào)返回到基礎(chǔ)設(shè)備(以觸發(fā)NFAULT),需要一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)來(lái)支持在休眠模式下傳輸故障狀態(tài)。一旦BQ79600-Q1嗅探器檢測(cè)到一個(gè)故障音,它就會(huì)進(jìn)入驗(yàn)證模式來(lái)檢查是否存在真正的故障。如果真的故障存在,BQ79600-Q1觸發(fā)INH引腳,INH引腳是一個(gè)高壓輸出引腳,為PMIC提供電壓。
圖2:自動(dòng)主機(jī)反向喚醒與TI電池監(jiān)視器和平衡器
結(jié)論
BQ79616-Q1系列電池監(jiān)測(cè)器和平衡器支持自動(dòng)主機(jī)反向喚醒,使主機(jī)MCU可以保持關(guān)閉狀態(tài),其電源處于最低功率模式,而B(niǎo)Q79600-Q1則監(jiān)測(cè)來(lái)自堆疊電池監(jiān)測(cè)設(shè)備的故障。BQ79600-Q1通過(guò)INH引腳喚醒SBC,如果BQ79600-Q1或堆疊的BQ79616-Q1檢測(cè)到未屏蔽故障,則該引腳將進(jìn)一步喚醒MCU。這可以節(jié)省12伏蓄電池,并支持功能安全要求,如對(duì)過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱的監(jiān)控,溫度過(guò)低、熱敏電阻過(guò)熱和熱敏電阻溫度過(guò)低等情況,即使在電動(dòng)汽車(chē)停駐或完全關(guān)閉時(shí)也是如此。
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