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2020年12月06日 | 利用自动主机反向唤醒技术节约蓄电池能量
2020-12-06 来源：EEWORLD
越来越多的电动汽车，需要实现最高水平的功能安全与高精度电池监测。为了提高电池监测的准确性，车辆的电池管理系统必须有效地实时工作，以监测内部单个电池的性能。
在典型的混合动力汽车和电动汽车中，电池管理单元（BMU）由12伏电池供电。即使在停车或熄火的情况下，此电池也会保持工作，以支持遥控钥匙、汽车安全防盗和电池监控等功能。当汽车停止时，为了确保电池正常工作，微控制器（MCU）必须定期唤醒，以查找高压电池组中的故障。这种周期性唤醒会消耗电流，并可能过早地消耗完12伏电池电量。
设计工程师和汽车制造商现在可以考虑一种新的自动主机反向唤醒功能，使主机MCU关闭，而依赖电源管理集成电路（PMIC）保持低功耗模式，从而节省12伏蓄电池电量。
检查故障唤醒电池设计
如图1所示，电动汽车电池组可堆叠到800伏以上，以支持交流电机的负载。这些电池组由成百上千个电池串联在一起组成。分布式电池组系统通过将多个高精度电池监控器连接到称为电池管理单元（BMU）的系统上，以支持多电池组。
BMU板包含主MCU、电源（PMIC或系统基础芯片[SBC]）和一个通信接口，该接口将MCU和电池监测单元上的电池监测单元连接起来，然后再连接到实际的电池。支持环形网络，以便在电缆发生故障时可以反转菊花链通信方向。主机MCU通过CAN总线与车辆控制单元通信。通过有效地监控每个电池单元，电动汽车的MCU可以确保所有电池单元的正常工作。
图1：简化的电池管理系统图
使用TI的电池监视器和平衡器提高精确度
德州仪器的BQ79616-Q1电池监测仪和均衡器，即使在休眠模式下，也可以连续监控高压电池。当电池发生故障时，BQ79616-Q1通过菊花链将故障信息传输到BQ79600-Q1通信接口。BQ79600-Q1唤醒并命令PMIC和MCU唤醒。MCU不必周期性地自行唤醒，而是可以依靠BQ79616-Q1监视器。因此，BQ79600-Q1和BQ79616-Q1自动主机反向唤醒（automatic host reverse wake-up）功能允许MCU关闭，其PMIC处于低功耗模式，从而最大限度地减少12V蓄电池的电流消耗并节省电池电量。
如图2所示，当BQ79616-Q1处于休眠模式时，低功率运行、电池过热和欠温、电池过电压和欠压、热敏电阻过热和低温故障检测等功能仍然有效。由于在睡眠模式下通信不可用，设备提供了一个选项，通过“心跳”（设备处于无故障状态）和“故障”（设备处于故障状态）的“音调”来传输故障状态。
这些音调以与通信命令帧相同的方向传输。与通信不同，心跳和故障是周期性传输的。心跳和故障接收器在睡眠模式下始终打开。为了使信号返回到基础设备（以触发NFAULT），需要一个环形结构来支持在休眠模式下传输故障状态。一旦BQ79600-Q1嗅探器检测到一个故障音，它就会进入验证模式来检查是否存在真正的故障。如果真的故障存在，BQ79600-Q1触发INH引脚，INH引脚是一个高压输出引脚，为PMIC提供电压。
图2：自动主机反向唤醒与TI电池监视器和平衡器
结论
BQ79616-Q1系列电池监测器和平衡器支持自动主机反向唤醒，使主机MCU可以保持关闭状态，其电源处于最低功率模式，而BQ79600-Q1则监测来自堆叠电池监测设备的故障。BQ79600-Q1通过INH引脚唤醒SBC，如果BQ79600-Q1或堆叠的BQ79616-Q1检测到未屏蔽故障，则该引脚将进一步唤醒MCU。这可以节省12伏蓄电池，并支持功能安全要求，如对过压、欠压、过热的监控，温度过低、热敏电阻过热和热敏电阻温度过低等情况，即使在电动汽车停驻或完全关闭时也是如此。
史海拾趣
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