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電動車（EV）或混合動力車（HEV）發展至今，動力鋰離子電池組的監控與管理一直是差距核心也是研究重點。其中，成本與安全是設計的最大訴求。如果告訴您一個設計方法可以兩者兼顧會不會有驚喜？日前EDN對飛思卡爾半導體公司新推出電池組控制器產品組合做了深入了解，想實現安全又降成本的電池組管理設計就靠它們了。 據飛思卡爾模擬與傳感器部亞太區汽車產品營銷與業務拓展經理孟杰介紹，飛思卡爾是通過兩款電池監控芯片，MC33771、MC33772以及隔離變壓器驅動芯片MC33664以及其他器件構成的解決方案來實現這些的（圖1）。 圖1：飛思卡爾電池管理芯片Roadmap。 該方案中最新推出的MC337723是4-6節（芯）鋰離子電池組監控芯片，可與飛思卡爾之前推出的MC33771，14芯電池控制器，搭配組合，使之囊括單芯片4至14芯全系列解決方案（圖2），增加電池組控制器設計靈活性，有效降低BOM成本，滿足汽車和工業電池系統嚴格的功能安全要求。 圖2：基于MC33771和MC33772的BMS解決方案。 對于如何能實現設計靈活性與降BOM，孟杰表示：“第一方面靈活性來自橫向擴充。通常工程師在利用電源監控芯片做多節（芯）電池組設計時會有部分浪費現象，比如工程師要設計20芯電池組，以往需要2片12芯或14芯芯片，這樣會有資源浪費，現在只需要一顆14芯加一顆6芯就能完成，這部分減少的浪費就可以省大約20%。這也是飛思卡爾繼MC33771后提出MC33772的主要原因，4到14芯的加寬選擇可以方便客戶做靈活設計并降低BOM。下一步飛思卡爾也有計劃推18節芯片，進一步豐富選擇。” 其次，設計師可以通過靈活的拓撲結構來實現降BOM的目標。MC33771或MC33772支持各種電池管理系統拓撲，包括集中式、分布式CAN和分布式菊花鏈系統。在采用高速菊花鏈通訊時，在對于96塊單體電池串聯的應用中，菊花鏈通訊僅需要2.6毫秒就能實現全部數據的采集與通信。對此，孟杰也表示：“傳統做級聯的拓撲，除了主MCU外，每一集電池監控芯片都需要一個從MCU做控制，這種拓撲靈活度低，且BOM高。而采用菊花鏈拓撲可通過隔離變壓驅動芯片（級聯芯片）MC33664直接一級級往下加，拓撲簡單，靈活性強，且可以比上面的傳統做法節省30%到40%的BOM（圖3），也有效減少PCB面積。” 圖3：菊花鏈通訊替代傳統的CAN總線通訊。 第三方面，設計師也可以通過對芯片縱向可擴展的選擇來進一步實現設計靈活性與降BOM的目標。對此孟杰解釋道：“MC33771和MC33772芯片本身提供三個版本可選，包括白金版，高級版和普通版。這種做法更有利于工程師做自己汽車產品的平臺化設計，可針對高中低端產品做不同版本的Cost Down。其中白金版硬件內置庫倫計等功能，可隨時計量電池電量、同步電池電壓/電流測量。高級版則有診斷/糾錯等功能。同時MC33771和MC33772擁有43個自檢口，可以檢測芯片本身以及電池的各項狀態。有些客戶在具體設計中，與MCU相連的那級采用白金版，后面用普通版，從而進一步降BOM。” 除了上述三方面有效幫助設計降BOM的措施外，飛思卡爾的全系列電池控制器件每個芯片都單獨滿足嚴格的ISO 26262要求。對于功能安全，孟杰認為：“電動車的安全是核心問題，與外界方案不同的是，飛思卡爾可以提供從MCU到電源到模擬一整套的器件，且每塊單芯片都可以符合ISO 26262安全要求，這和業內其它企業不同，他們的產品未必可以做到單塊芯片都滿足ISO 26262，有可能只是解決方案整體可以滿足。這就像做一道菜我的每一道食材都是經認證可追溯的。這樣飛思卡爾可以確保測量的精準度和安全性。”MC33772就借助單個芯片提供的集成式功能驗證和先進的診斷功能，能幫助客戶輕松滿足嚴格的ISO 26262 ASIL-C要求。使用飛思卡爾電池組控制器還可以實現ASIL-D系統級實施，讓客戶能夠滿足多個功能安全概念，達到系統級安全要求。同時作為一款納入飛思卡爾SafeAssure計劃的功能安全解決方案，該系列可滿足有關ESD、EMC、低電流消耗和AEC-Q100汽車級設計的嚴格標準。 MC33772與飛思卡爾全面的電池控制器產品相組合，可支持廣泛的電池用化學成分，包括磷酸鐵鋰、鋰鎳錳鈷氧化物、鈦酸鋰和鋰聚合物，能輕松擴展解決方案，無需進行新的研發投資。據悉，MC33772的樣片會在明年（2016年）3季度量產。 |
