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越來越多的電動汽車，需要實現最高水平的功能安全與高精度電池監測。為了提高電池監測的準確性，車輛的電池管理系統必須有效地實時工作，以監測內部單個電池的性能。

 

在典型的混合動力汽車和電動汽車中，電池管理單元（BMU）由12伏電池供電。即使在停車或熄火的情況下，此電池也會保持工作，以支持遙控鑰匙、汽車安全防盜和電池監控等功能。當汽車停止時，為了確保電池正常工作，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，并可能過早地消耗完12伏電池電量。

 

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關閉，而依賴電源管理集成電路（PMIC）保持低功耗模式，從而節省12伏蓄電池電量。

 

檢查故障喚醒電池設計

 

如圖1所示，電動汽車電池組可堆疊到800伏以上，以支持交流電機的負載。這些電池組由成百上千個電池串聯在一起組成。分布式電池組系統通過將多個高精度電池監控器連接到稱為電池管理單元（BMU）的系統上，以支持多電池組。

 

BMU板包含主MCU、電源（PMIC或系統基礎芯片[SBC]）和一個通信接口，該接口將MCU和電池監測單元上的電池監測單元連接起來，然后再連接到實際的電池。支持環形網絡，以便在電纜發生故障時可以反轉菊花鏈通信方向。主機MCU通過CAN總線與車輛控制單元通信。通過有效地監控每個電池單元，電動汽車的MCU可以確保所有電池單元的正常工作。

使用TI的電池監視器和平衡器提高精確度

 

德州儀器的BQ79616-Q1電池監測儀和均衡器，即使在休眠模式下，也可以連續監控高壓電池。當電池發生故障時，BQ79616-Q1通過菊花鏈將故障信息傳輸到BQ79600-Q1通信接口。BQ79600-Q1喚醒并命令PMIC和MCU喚醒。MCU不必周期性地自行喚醒，而是可以依靠BQ79616-Q1監視器。因此，BQ79600-Q1和BQ79616-Q1自動主機反向喚醒（automatic host reverse wake-up）功能允許MCU關閉，其PMIC處于低功耗模式，從而最大限度地減少12V蓄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，低功率運行、電池過熱和欠溫、電池過電壓和欠壓、熱敏電阻過熱和低溫故障檢測等功能仍然有效。由于在睡眠模式下通信不可用，設備提供了一個選項，通過“心跳”（設備處于無故障狀態）和“故障”（設備處于故障狀態）的“音調”來傳輸故障狀態。

 

這些音調以與通信命令幀相同的方向傳輸。與通信不同，心跳和故障是周期性傳輸的。心跳和故障接收器在睡眠模式下始終打開。為了使信號返回到基礎設備（以觸發NFAULT），需要一個環形結構來支持在休眠模式下傳輸故障狀態。一旦BQ79600-Q1嗅探器檢測到一個故障音，它就會進入驗證模式來檢查是否存在真正的故障。如果真的故障存在，BQ79600-Q1觸發INH引腳，INH引腳是一個高壓輸出引腳，為PMIC提供電壓。

 

圖2：自動主機反向喚醒與TI電池監視器和平衡器

 

結論

BQ79616-Q1系列電池監測器和平衡器支持自動主機反向喚醒，使主機MCU可以保持關閉狀態，其電源處于最低功率模式，而BQ79600-Q1則監測來自堆疊電池監測設備的故障。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，則該引腳將進一步喚醒MCU。這可以節省12伏蓄電池，并支持功能安全要求，如對過壓、欠壓、過熱的監控，溫度過低、熱敏電阻過熱和熱敏電阻溫度過低等情況，即使在電動汽車停駐或完全關閉時也是如此。