AMS+Infineon動(dòng)力電池管理系統(tǒng)解決方案

做為電動(dòng)車的核心—動(dòng)力電池的安全一直是電動(dòng)汽車的難點(diǎn)與重點(diǎn)，誰(shuí)掌握了動(dòng)力電池管理技術(shù)，誰(shuí)就掌握了未來(lái)電動(dòng)汽車市場(chǎng)。本文介紹了品佳集團(tuán)以Infineon高性能16位MCU XC164為平臺(tái)，輔以AMS高精度、零溫漂的動(dòng)力電池電流檢測(cè)芯AS8510的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）解決方案。

一、 動(dòng)力電池BMS（電池管理系統(tǒng)）

二、 電池管理系統(tǒng)主要有三個(gè)功能：

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。通過檢測(cè)電池的外特性參數(shù)（如電壓、電流、溫度等），采用適當(dāng)?shù)乃惴?，?shí)現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)（如容量和SOC等）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵；

2. 在正確獲取電池的狀態(tài)后進(jìn)行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報(bào)警等；

3. 建立通信總線，向顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機(jī)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

三、實(shí)物圖片——Infineon MCU XC164主控模塊

四、XC164功能簡(jiǎn)介

1. 高性能16-bit CPU管道與5-Stage

- 25 ns在40 MHz CPU指令時(shí)鐘（單周期執(zhí)行）周期時(shí)間

- 1-Cycle乘法（16×16位），背景部（32 / 16位）21周期

- 1-Cycle Multiply-and-Accumulate（MAC）的說明

- 16兆字節(jié)總數(shù)為代碼和數(shù)據(jù)的線性地址空間

- 1024字節(jié)片內(nèi)的特殊功能寄存器區(qū)（C166 系列兼容）

2. 16-Priority-Level中斷系統(tǒng)與多達(dá)63源，采樣率下調(diào)至50 ns

3. 8-Channel中斷驅(qū)動(dòng)的單周期數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施通過

4. 外設(shè)事件控制器（PEC）， 24-Bit覆蓋總地址空間的指針

5. 時(shí)鐘發(fā)生器通過片PLL，或通過預(yù)分頻器

6. 片上內(nèi)存模塊

- 2 KB片雙口RAM（雙口RAM）

- 2千字節(jié)的片上數(shù)據(jù)SRAM（DSRAM，XC164GM-8F只）

- 2 KB片上程序/數(shù)據(jù)SRAM（PSRAM）

- 64字節(jié)（XC164GM-8F）或32字節(jié)（XC164GM-4F）片計(jì)劃

7. 內(nèi)存（閃存）

8. 片上外設(shè)模塊

– 14-Channel的A / D轉(zhuǎn)換器與可編程分解（10-bit或8-bit）和轉(zhuǎn)換時(shí)間（下至2.55µsor 2.15µs）

– 16-Channel通用捕捉/比較單元（CAPCOM2）

–多功能通用定時(shí)器單元與5定時(shí)器

–兩個(gè)同步/異步（USART接口）串行通道

–兩個(gè)High-Speed-Synchronous串行通道

–片TwinCAN接口（修訂版2.0B活動(dòng)）消息對(duì)象與32（完整的CAN /基本可以）對(duì)兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)功能

–片實(shí)時(shí)時(shí)鐘，由主振蕩器驅(qū)動(dòng)

9. 空閑，睡眠和掉電模式和靈活的電源管理

10. 振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器和看門狗

五、AS8510功能特點(diǎn)

1. 內(nèi)部2路獨(dú)立的16位ADC轉(zhuǎn)換，以及可編程的取樣速率，取樣速率達(dá)100K/s。

2. 零漂移（zero offset）

3. 130db動(dòng)態(tài)范圍，4段增益調(diào)節(jié)，分別 5， 25， 40 and 100倍4個(gè)改變?cè)鲆嬖O(shè)置，提高精準(zhǔn)度

4. 完全附合AEC Q 100 汽車集成電路應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，每一顆IC都有唯一的ID。

5. 分開的電流和電壓同頻檢測(cè)通道；

6. 內(nèi)部高精度參考電壓源，20mV，高精度參考電壓源+/-20ppm；

7. 集成一片RC振蕩器，2%精度；

8. 電壓檢測(cè)通道可復(fù)用為溫度檢測(cè)通道；

9. 30uA Standby mode current.待機(jī)電流；

10. SSOP20 Packager.

11. AMS電池高邊（正極）降壓IC AS8525功能

- 高精度電壓衰減；

- 精確差分增益放大，有效減少共模干擾；

- 電源重啟功能，可調(diào)節(jié)過溫重啟；

- 集成正常情況看門狗和休眠（Standby mode）狀態(tài)看門狗；

- Load dump protection （42V） for all battery supplied pins， LIN bus pin， and Enable pin

- 內(nèi)置針對(duì)所有電池串反極性保護(hù)功能，通過LIN Pin檢測(cè)，最高-27V；

- 過溫報(bào)警Shutdown functions。

12. 主動(dòng)均衡管理IC AS8505功能特點(diǎn)：

- AS8505 Cell Balancer / Monitor電池主動(dòng)均衡，20mV的精度在全溫度范圍；

- 同步的，精確的電池電壓比較；

- 主動(dòng)的配平衡，最多14電池單元；

- 市面這類產(chǎn)品多為被動(dòng)測(cè)量，需要電池單元參與進(jìn)來(lái)，不能快速精確的跟蹤每顆電池單元的電量。