嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-62975458  17600099251
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

电池管理系统提高电动汽车和混合动力汽车的安全性

2021/10/13 16:54:08
浏览次数: 2

    电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的市场份额在2020年可能达到30%。这种市场吸引力是由于对内燃机(ICE)汽车环境影响的担忧增加以及降低燃料成本的努力。因此,汽车制造商正在投资于其车辆的电气化,从而在电池技术和电池组安全性方面取得了重大进步。


    本文阐述了电池监测集成电路如何提高电动汽车和混合动力汽车的安全性。


    电动汽车/混合动力汽车的电池管理系统


    电池驱动的汽车用不使用汽油作为能源的电动机取代了传统的内燃机。相反,电池储存电能供电动机使用。电动汽车由许多部件组成,包括:


    车载充电器,直接从电网给电池充电;


    一个DC/DC转换器,它将功率转换为较低的电压,从而为汽车电子设备(如加热器和自动车窗)提供动力;


    电源逆变器,将电池的能量传输到电动机;


    监测电池组电压、电流和温度的电池监测器和电流传感器;


    以及一个主微控制器(MCU),充当“大脑”并协调电动汽车内的所有动作。


    在典型的应用中,电池监视器堆叠成菊花链,如图2所示。每个设备通过感应线与电池芯相连,以监控电池组中的每一个电池。堆栈中的每个监视器都通过通信线路将信息从堆栈顶部传输到底部设备。为了方便主机MCU和堆栈设备之间的通信,需要桥接设备。


    电池管理系统提高了电动汽车和混合动力汽车的安全性


    使用电池监控器提高安全性


    热失控是HEV/EV系统安全问题的主要原因,因为它会导致不可阻挡的连锁反应。当温度迅速上升到400℃时,储存在电池中的能量会突然释放出来。这会导致电池变成气态,并可能引发火灾。


    热失控可由以下几个因素引起:


    如果电池在事故后受到物理损坏或有物体穿透电池组,则电池内部短路。


    一种外部短路,可以释放无限量的能量,从而使电池迅速升温。


    电池过充电超过其最大允许电压。


    高充放电电流。


    为了防止这些事件的发生,监测电池是至关重要的。电池监控器的设计旨在解决所有这些问题,并帮助电动汽车和混合动力汽车更安全。


    电压监测


    不准确报告的电压可能导致MCU对电池过度充电,可能损坏电池或导致热失控。此外,测量冗余对于提高安全性和防止故障或随时间推移而漂移至关重要。两个完全独立的模拟-数字转换器(ADC)和两个独立的路径可以帮助实现汽车安全完整性等级D(ASIL-D)符合ISO 26262标准。


    冗余设计用于检测其中一个ADC中的任何故障,并用于从独立ADC对测量精度进行双重检查。在安全诊断过程中,如果测量出现故障或偏移,将使用具有完全独立路径和基准的辅助ADC,对同一个单元的测量值进行双重检查和测量。


    以Texas Instruments公司的BQ79606A-Q1汽车精密电池监控器、平衡器和集成保护器为例:每个通道有六个专用的delta-sigma ADC和一个用于冗余的辅助ADC。该器件有一组窗口比较器,它独立于主采集路径为所有六个通道提供单元电压监测,并与主ADC路径并行工作。此比较器功能与ADC功能完全独立;因此,即使ADC功能失效,模拟比较器仍会标记欠压和过压比较器阈值的交叉。


    电池温度监测


    锂离子电池不能承受极端温度。电池组的典型容许温度在0°C到60°C之间。除了外部因素外,一些开关元件消耗功率并释放部分功率作为热量,从而导致电池外壳的热增加。监测和控制电池组温度对于维护电池组的健康和安全以及防止热失控至关重要。


    今天的电池监视器有几个通用的输入/输出(gpio)用于温度传感。BQ79606A-Q1精密电池监测器可在六通道电池组中测量多达六个恒温器,精度高,提供大量冗余,以防止温度监测故障。该设备使用一个集成的窗口比较器来监控GPIO的输入,以确定电池的温度过高和过低。


    启用时,比较器循环通过每个温度感应输入,并将电压与编程的阈值进行比较。该比较器功能与ADC功能完全独立;即使ADC功能失效,模拟比较器也会标记出温度过低和过高的比较器阈值的交叉点。主机MCU将立即通过故障线路通知MCU,以触发冷却系统,并在达到不可忍受的温度之前采取预防措施。


    通信鲁棒性和速度


    如前所述,电池监视器可堆叠成菊花链配置。每个设备将其信息通过下游的另一个设备传递到主机。堆栈中的设备和主机MCU之间的通信线路必须是稳定的,以确保在短短几毫秒内进行快速和完整的诊断。MCU应该与堆栈中的任何设备进行可靠通信,以读取、配置和执行诊断。


    然而,电动汽车的噪音环境对电池监控器提出了真正的挑战。为了解决这个问题,TI的电池监视器使用了两个引脚COM*P和COM*N的差分信号。如图3所示,BQ79606A-Q1电池管理芯片的COM*P和COM*N引脚在不同的噪声环境中被监控。


    在所有频率下,信号完整性保持不变,差分噪声消除。驱动器可承受高达±20V的噪声振幅。此外,内置于通信信号中的诊断机制有助于确保如果由于某种原因信号被破坏,设备将检测到通信故障。这种体系结构确保了与主机的可靠和快速通信。


    锂离子电池对过度充电、极端温度和物理损伤非常敏感。任何一种情况都可能导致电池的热失控。为了防止电池过充电,电池监测仪已经发展成高度安全和精确地监测电池电压。通过多重冗余对组件进行温度监控,以确保组件温度在可接受的范围内。堆栈监视器之间的通信设计为能够承受噪声环境,并确保信息安全地传输到主MCU。


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 2
    2026-03-19
    24MR-35M+同轴适配器定义Mini-Circuits 的 24MR-35M+ 是一款同轴适配器,一端为 2.4 mm 直角公头(Right-Angle Male),另一端为 3.5 mm 公头(Male),支持从直流(DC)至 33 GHz 的广泛应用。该型号在整个频率范围内提供优异的电压驻波比(VSWR)和低插入损耗。24MR-35M+ 采用钝化不锈钢结构制造,整体长度仅为 0.71 英寸(约 18.03 mm),紧凑耐用,适用于空间受限的高频系统。特性超宽带,直流至33GHz低插入损耗,典型值0.11 dB。出色的VSWR,1.11:1典型值。直角车身电气规格(在 +25°C 条件下)参数 频率 (GHz)最小值典型值最大值单位频率范围-DC-33GHz插入损耗0.01–33-0.11 0.44dB电压驻波比 (VSWR)0.01–33-1.111.35:1备注:规格测试最低频率为 0.01 GHz。案例风格图
  • 点击次数: 4
    2026-03-19
    BAT-1+吸收式固定衰减器定义BAT-1+ 是一款宽带、双向、吸收式固定衰减器,采用高可靠性且可重复性优异的砷化镓(GaAs)半导体工艺制造。其工作频率范围从直流(DC)至 60 GHz,在整个频段内实现了出色的衰减精度与平坦度,同时保持卓越的回波损耗性能。该型号可承受高达 2 W 的输入功率,使其成为多种应用的理想选择,包括:测试与测量、卫星通信、雷达系统、电子战(EW)、电子对抗防御系统(ECM Defense Systems)、电信基础设施以及 5G 通信。特性宽频带:DC 至 60 GHz覆盖从基带到毫米波全频段,适用于各类射频系统设计。高功率处理能力:2 W支持中高功率应用场景,如发射链路调节或负载匹配。优异回波损耗:典型值 14 dB表明端口匹配良好,反射小,有助于提升系统稳定性与信号完整性。封装尺寸:1.5 × 1.5 mm,6 引脚 QFN 式封装小型化表面贴装封装,便于集成到高密度 PCB 布局中,适合自动化生产。应用测试与测量设备卫星通信系统雷达、电子战(EW)及电子对抗防御系统(ECM)电信基础设施5G sub-6 GHz 及毫米波(mmW)应用功能图(俯视图)
  • 点击次数: 3
    2026-03-19
    BAT-4+吸收式固定衰减器定义BAT-4+ 是一款宽带、双向、吸收式固定衰减器,采用高可靠性且可重复性优异的砷化镓(GaAs)半导体工艺制造。其工作频率范围从直流(DC)至 60 GHz,在整个频段内实现了出色的衰减精度与平坦度,同时保持卓越的回波损耗性能。该型号可承受高达 2 W 的输入功率,使其成为多种应用的理想选择,包括:测试与测量、卫星通信、雷达系统、电子战(EW)、电子对抗防御系统(ECM Defense Systems)、电信基础设施以及 5G 通信。特性宽频带:DC 至 60 GHz覆盖从基带到毫米波全频段,适用于各类射频系统设计。高功率处理能力:2 W支持中高功率应用场景,如发射链路调节或负载匹配。优异回波损耗:典型值 15 dB表明端口匹配良好,反射小,有助于提升系统稳定性与信号完整性。封装尺寸:1.5 × 1.5 mm,6 引脚 QFN 式封装小型化表面贴装封装,便于集成到高密度 PCB 布局中,适合自动化生产。应用测试与测量设备卫星通信系统雷达、电子战(EW)及电子对抗防御系统(ECM)电信基础设施5G sub-6 GHz 及毫米波(mmW)应用功能图(俯视图)
  • 点击次数: 1
    2026-03-19
    BAT-20+固定衰减器定义BAT-20+ 是一款宽带、双向、吸收式固定衰减器,采用高可靠性且可重复性优异的砷化镓(GaAs)半导体工艺制造。其工作频率范围从直流(DC)至 60 GHz,在整个频段内实现了出色的衰减精度与平坦度,同时保持卓越的回波损耗性能。该型号可承受高达 1.6 W 的输入功率,使其成为多种应用的理想选择,包括:测试与测量、卫星通信、雷达系统、电子战(EW)、电子对抗防御系统(ECM Defense Systems)、电信基础设施以及 5G 通信。特性宽带,直流至60 GHz高功率处理,1.6 W出色的回波损耗,典型。18分贝1.5x1.5 mm,6引线QFN型封装应用测试和测量设备卫星通信雷达、电子战和电子对抗防御系统电信基础设施5G低于6 GHz和毫米波功能图(俯视图)
  • 点击次数: 2
    2026-03-19
    BFHKI-2162+陶瓷带通滤波器定义BFHKI-2162+ 是一款微型低温共烧陶瓷(LTCC)超高中频抑制带通滤波器,其通带范围为 19.4 GHz 至 23.8 GHz,可支持多种应用。该型号在 10.3 GHz 以下实现高达 72 dB 的阻带抑制,在 40 GHz 以下实现 49 dB 的阻带抑制。该滤波器采用小巧的 4.95 mm × 3.65 mm 陶瓷封装形式,非常适合高密度信号链 PCB 布局,能够与 MMIC 尺寸和性能完美匹配。BFHKI 系列内置集成式中介层焊盘,便于通过自动化制造设备安装到 PCB 上。得益于其坚固的单片结构,该模型在整个宽频带内提供典型的 2.8 dB 插入损耗。LTCC 制造工艺确保了射频性能的极小波动,同时交付的产品能胜任高湿度与极端温度等严苛环境条件。该型号可承受最高 1 W 的射频输入功率,并拥有宽广的工作温度范围:-55°C 至 +125°C。特性带集成插入板的LTCC带通滤波器超高阻带抑制,典型。49分贝小尺寸,4.95x3.65毫米坚固的陶瓷结构应用测试和测量设备卫星通信航空航天和国防信号调节功能图+25°C时的典型频率响应
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
扫一扫官方微信
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
999999

    1
999999

999999

999999

电话 电话 电话
010-62975458
    1
返回顶部
展开