通過自動主機反向喚醒節省 HEV/EV 的電池電量

隨著越來越多的車輛實現電氣化，通過高精度電池監控實現最高水平的功能安全至關重要。然而，為了提高電池監控的準確性，車輛的電池管理系統必須實時高效地工作，以監控內部各個電池的性能。

在典型的混合動力電動汽車 （HEV） 和電動汽車 （EV） 配置中，電池管理單元 （BMU） 由 12V 電池供電。即使汽車停放或關閉，該電池也會保持打開狀態，以支持遠程鑰匙輸入、安全和電池監控等功能。當汽車停放時，為了確保電池的適當健康，微控制器（MCU）必須定期喚醒以查找高壓電池組中的故障。這種周期性喚醒會消耗電流，并可能使 12V 電池過早放電。

設計工程師和汽車制造商現在可以考慮一種新的自動主機反向喚醒功能，使主機MCU能夠關閉，而是依靠電源管理集成電路（PMIC）保持低功耗模式并節省12 V電池電量。

檢查故障喚醒電池設計

如圖 1 所示，電動汽車電池組可以堆疊高達 800 V 及以上，以支持交流電機的苛刻負載。這些電池組由數百個串聯堆疊在一起的電池組成。分布式電池組系統通過在稱為電池傳感單元的獨立印刷電路板上連接多個高精度電池監視器來支持高電池數電池組。

BMU 板包含主機 MCU、其電源（PMIC 或系統基礎芯片 [SBC]）和一個通信接口，該接口將 MCU 和電池監控單元上的電池監控設備連接起來，然后連接到實際的電池單元。支持環形連接，以便在電纜發生故障時反轉菊花鏈通信方向。主機MCU通過控制器局域網總線與車輛的控制單元接口。通過有效監控每個電池單元，EV 的 MCU 可以確保所有電池單元的正常運行。

圖 1：簡化的電池管理系統圖

通過 TI 的電池監視器和平衡器提高精度

TI 的 BQ79616-Q1 電池監控器和平衡器即使在休眠模式下也能持續監控高壓電池。如果電池出現故障，BQ79616-Q1 通過菊花鏈配置將故障信息傳輸到 BQ79600-Q1 通信接口。反過來，BQ79600-Q1 喚醒并命令 PMIC 和 MCU 喚醒。MCU 不必定期自行喚醒，而是可以依靠 BQ79616-Q1 監視器。因此，BQ79600-Q1 與 BQ79616-Q1 自動主機反向喚醒功能一起，允許 MCU 關閉，其 PMIC 處于低功耗模式，從而最大限度地減少 12V 電池的電流消耗并節省電池電量。

如圖2所示，當BQ79616-Q1處于休眠模式時，低功耗工作模式、電池過熱和欠溫、電池過壓和欠壓以及熱敏電阻過熱和欠溫故障檢測仍然有效。由于通信在睡眠模式下不可用，因此設備提供了一個選項，用于通過檢測信號（處于無故障狀態的設備）和故障（處于故障狀態的設備）音調傳輸故障狀態。

這些音調以與通信命令幀相同的方向傳輸。與通信音不同，心跳和故障音是定期傳輸的。心跳和故障音接收器在睡眠模式下始終處于打開狀態。為了使音調信號返回到基本設備（為了觸發NFAULT），需要環形架構來支持在睡眠模式下傳輸故障狀態。一旦 BQ79600-Q1 嗅探器檢測到故障音，它就會進入驗證模式，以檢查是否存在真正的故障。如果存在真正的故障，BQ79600-Q1 將觸發 INH 引腳，這是一個高壓輸出引腳，可提供電壓以啟用 PMIC。

圖 2：使用 TI 電池監視器和平衡器自動喚醒主機反向

結論

BQ79616-Q1 系列電池監控器和平衡器支持自動主機反向喚醒，使主機 MCU 保持關閉狀態，其電源處于最低功耗模式，而 BQ79600-Q1 則監控來自堆疊電池監控設備的故障。BQ79600-Q1 通過 INH 引腳喚醒 SBC，如果 BQ79600-Q1 或堆疊的 BQ79616-Q1 檢測到未屏蔽故障的事件，則 MCU 會進一步喚醒 MCU。這樣可以節省 12V 電池電量，并支持功能安全要求，例如電池監控過壓、欠壓、過熱、欠溫、熱敏電阻過熱和熱敏電阻欠溫，即使在 EV 停車或關閉時也是如此。

審核編輯黃宇