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飞思卡尔智能电池传感器保障汽车安全

作者:时间:2014-05-14来源:电子产品世界收藏

  每辆汽车中都至少有一个蓄电池,它通常有两个功能:启动发动机;给车内的电气装置供电,例如电动车窗,车载收音机等。在汽车发动机启动后,发动机将会通过发电机把动能转化为电能,然后给充电来实现这个功能。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/246841.htm

  为了满足以上两个功能,汽车的电池需要提供一个稳定的12伏的直流电源。电池工作异常,是很多汽车电气故障的主要原因,其中与发动机有关的问题将可能引发一系列的安全隐患。汽车发展的主流趋势就是车载电子设备和电子应用越来越多,混合动力和纯电动汽车逐渐流行,这都直接导致汽车电力负荷越来越高,不断增加电池的压力,要求对电池的工作情况尽可能多的实现实时监控,以分析可能出现的故障原因。另一个市场需求来自于气候的变化,极端天气的频繁出现让车载电池的故障率持续攀升,2012年底的欧洲和2013年底的美国,都因为极端气候导致的电池故障事故率大幅攀升。

  随着全新的关键任务需求(如发动机启停功能)越来越常见,分析公司Strategy Analytics的报告指出,截至2020年,全球预计将有超过5200万辆汽车可支持启停功能。启停需求以及其他需求(如再生制动和智能交流发电机控制)正促使对电池状态进行更加精确的传感,以提供早期故障告警。智能电池管理系统(BMS)持续监控电池性能,包括电池充电状态,电池生命周期状态和电池对各种应用供电支持的状态,监控电池工作的性能可减少因电池亏电造成车辆抛锚的风险。这种系统基于智能电池(IBS),可直接测量电池电流、电压和温度。测量数据传送给电池监控运算程序(BatMon)。BatMon计算电池状态并通知能量管理器电池所含能量、性能水平和使用寿命。这种信息反过来可用于支持启动-停车功能。当检测到电池接近临界状态时,立即提示驾驶者更换电池。

  为了可以更好地支持面向汽车和工业应用的传统和新兴电池化学品,半导体业内首款面向普通市场的符合AEC-Q100标准的智能电池已开始供货。该在单一封装内集成了4路电压检测通道、5路温度采集通道和1路电流采集通道、3个模数转换器、1个16位MCU和CAN协议模块。MM9Z1J638电池测量了多项关键电池参数,以监控电池的健康状态(SOH)、电荷状态(SOC)和功能状态(SOF),从而进行早期故障预测。灵活的4通道电压采集架构可支持传统12V铅酸电池和其他新兴的电池应用,如14V堆叠锂电池、高压接线盒和24V卡车电池。

  相比于其他竞争对手的分立方案,MM9Z1J638电池传感器集成了1个带有128K闪存、8K RAM和4K EEPROM 的16位S12Z 微控制器,和1个CAN协议模块、LIN接口和3个模数转换器电路,该传感器将模拟、处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进的电池监控算法。该模拟前端包括两个16位ΣΔ模数转换器(ADC),用于同步测量电池电压和电流,另外还有第三个16位ΣΔ 模数转换器(ADC)用于温度监控,采用集成式传感器和冗余测量真实性检查以保证功能安全。全新产品的输入电池电压测量功能可支持高达52V的电压直接接入设备,并且当与外部分压电路配合使用时,可支持更高的电压电池配置。其定期唤醒功能可使器件长时间以低功耗模式运行,从而降低系统平均功耗。MM9Z1J638完全符合AEC-Q100汽车标准,可满足严苛的汽车业ESD、EMC标准并达到零缺陷质量水平。

  开发的具有CAN/LIN接口的四节锂电池智能管理单元解决方案,支持功能包括:4个电压输入通道(从1.3 V最高至50 V)电压检测;4个外部温度检测和1个内部温度检测通道;多达+/-2000 A电流检测,外接100 μΩ分流器电阻;4个电池单体被动均衡通道(基于MC33879);两个低边和两个高边开关控制(基于MC33879); 供电电压范围3.5 V至28 V;支持CAN (物理层MC33901)、LIN、SPI、UART 通讯接口。今年5月即将深圳举行的飞思卡尔技术论坛将在现场演示基于该产品的相关解决方案,感兴趣的用户可以亲临现场的展位进行观摩。

  大多数飞思卡尔模拟产品均可满足工业市场的关键需求,如在更大的温度范围内运行。这些产品的设计和制造都经过严格的流程控制,并采用行业标准方法进行了检验,达到汽车市场严格的低缺陷率要求。MM9Z1J638电池传感器已纳入飞思卡尔产品长期供货计划,该器件的供货期最短为10年或15年。

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