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飛思卡爾智能電池傳感器讓汽車(chē)更安全

發(fā)布時(shí)間:2014-06-09 責(zé)任編輯:willwoyo

【導(dǎo)讀】汽車(chē)電子電池系統(tǒng)的穩(wěn)定是汽車(chē)安全的一個(gè)重要因素。為了可以更好地支持面向汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用的傳統(tǒng)和新興電池化學(xué)品,飛思卡爾半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)首款面向普通市場(chǎng)的符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的智能電池傳感器已開(kāi)始供貨。它將為汽車(chē)帶來(lái)更多的安全性

每輛汽車(chē)中都至少有一個(gè)蓄電池,它通常有兩個(gè)功能:?jiǎn)?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī);給車(chē)內(nèi)的電氣裝置供電,例如電動(dòng)車(chē)窗,車(chē)載收音機(jī)等。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)通過(guò)發(fā)電機(jī)把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,然后給汽車(chē)電池充電來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

為了滿足以上兩個(gè)功能,汽車(chē)的電池需要提供一個(gè)穩(wěn)定的12伏的直流電源。電池工作異常,是很多汽車(chē)電氣故障的主要原因,其中與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的問(wèn)題將可能引發(fā)一系列的安全隱患。汽車(chē)發(fā)展的主流趨勢(shì)就是車(chē)載電子設(shè)備和電子應(yīng)用越來(lái)越多,混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)逐漸流行,這都直接導(dǎo)致汽車(chē)電力負(fù)荷越來(lái)越高,不斷增加電池的壓力,要求對(duì)電池的工作情況盡可能多的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,以分析可能出現(xiàn)的故障原因。另一個(gè)市場(chǎng)需求來(lái)自于氣候的變化,極端天氣的頻繁出現(xiàn)讓車(chē)載電池的故障率持續(xù)攀升,2012年底的歐洲和2013年底的美國(guó),都因?yàn)闃O端氣候?qū)е碌碾姵毓收鲜鹿事蚀蠓噬?br />
隨著全新的關(guān)鍵任務(wù)需求(如發(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能)越來(lái)越常見(jiàn),分析公司Strategy Analytics的報(bào)告指出,截至2020年,全球預(yù)計(jì)將有超過(guò)5200萬(wàn)輛汽車(chē)可支持啟停功能。啟停需求以及其他需求(如再生制動(dòng)和智能交流發(fā)電機(jī)控制)正促使傳感器對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行更加精確的傳感,以提供早期故障告警。智能電池管理系統(tǒng)(BMS)持續(xù)監(jiān)控電池性能,包括電池充電狀態(tài),電池生命周期狀態(tài)和電池對(duì)各種應(yīng)用供電支持的狀態(tài),監(jiān)控電池工作的性能可減少因電池虧電造成車(chē)輛拋錨的風(fēng)險(xiǎn)。這種系統(tǒng)基于智能電池傳感器(IBS),可直接測(cè)量電池電流、電壓和溫度。測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給電池監(jiān)控運(yùn)算程序(BatMon)。BatMon計(jì)算電池狀態(tài)并通知能量管理器電池所含能量、性能水平和使用壽命。這種信息反過(guò)來(lái)可用于支持啟動(dòng)-停車(chē)功能。當(dāng)檢測(cè)到電池接近臨界狀態(tài)時(shí),立即提示駕駛者更換電池。

為了可以更好地支持面向汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用的傳統(tǒng)和新興電池化學(xué)品,飛思卡爾半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)首款面向普通市場(chǎng)的符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的智能電池傳感器已開(kāi)始供貨。該傳感器在單一封裝內(nèi)集成了4路電壓檢測(cè)通道、5路溫度采集通道和1路電流采集通道、3個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個(gè)16位MCU和CAN協(xié)議模塊。MM9Z1J638電池傳感器測(cè)量了多項(xiàng)關(guān)鍵電池參數(shù),以監(jiān)控電池的健康狀態(tài)(SOH)、電荷狀態(tài)(SOC)和功能狀態(tài)(SOF),從而進(jìn)行早期故障預(yù)測(cè)。靈活的4通道電壓采集架構(gòu)可支持傳統(tǒng)12V鉛酸電池和其他新興的電池應(yīng)用,如14V堆疊鋰電池、高壓接線盒和24V卡車(chē)電池。

飛思卡爾智能電池傳感器 
圖1,飛思卡爾智能電池傳感器

[page]相比于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的分立方案,MM9Z1J638電池傳感器集成了1個(gè)帶有128K閃存、8K RAM和4K EEPROM 的16位S12Z 微控制器,和1個(gè)CAN協(xié)議模塊、LIN接口和3個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路,該傳感器將模擬、處理器和通信功能集于一身,有助于降低物料成本并采用更加先進(jìn)的電池監(jiān)控算法。該模擬前端包括兩個(gè)16位ΣΔ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),用于同步測(cè)量電池電壓和電流,另外還有第三個(gè)16位ΣΔ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)用于溫度監(jiān)控,采用集成式傳感器和冗余測(cè)量真實(shí)性檢查以保證功能安全。全新飛思卡爾產(chǎn)品的輸入電池電壓測(cè)量功能可支持高達(dá)52V的電壓直接接入設(shè)備,并且當(dāng)與外部分壓電路配合使用時(shí),可支持更高的電壓電池配置。其定期喚醒功能可使器件長(zhǎng)時(shí)間以低功耗模式運(yùn)行,從而降低系統(tǒng)平均功耗。MM9Z1J638完全符合AEC-Q100汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn),可滿足嚴(yán)苛的汽車(chē)業(yè)ESD、EMC標(biāo)準(zhǔn)并達(dá)到零缺陷質(zhì)量水平。

飛思卡爾開(kāi)發(fā)的具有CAN/LIN接口的四節(jié)鋰電池智能管理單元解決方案,支持功能包括:4個(gè)電壓輸入通道(從1.3 V最高至50 V)電壓檢測(cè);4個(gè)外部溫度檢測(cè)和1個(gè)內(nèi)部溫度檢測(cè)通道;多達(dá)+/-2000 A電流檢測(cè),外接100 μΩ分流器電阻;4個(gè)電池單體被動(dòng)均衡通道(基于MC33879);兩個(gè)低邊和兩個(gè)高邊開(kāi)關(guān)控制(基于MC33879); 供電電壓范圍3.5 V至28 V;支持CAN (物理層MC33901)、LIN、SPI、UART 通訊接口。

飛思卡爾智能電池傳感器應(yīng)用實(shí)例 
圖2,飛思卡爾智能電池傳感器應(yīng)用實(shí)例

大多數(shù)飛思卡爾模擬產(chǎn)品均可滿足工業(yè)市場(chǎng)的關(guān)鍵需求,如在更大的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的流程控制,并采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了檢驗(yàn),達(dá)到汽車(chē)市場(chǎng)嚴(yán)格的低缺陷率要求。MM9Z1J638電池傳感器已納入飛思卡爾產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃,該器件的供貨期最短為10年或15年。



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