为什么快速上市需要灵活的电动汽车电池管理系统

电动汽车电池智能传感器的设计带来了机械和电气挑战。MAX17853是一款灵活的数据采集系统，用于管理高压和低压汽车电池模块。它允许灵活的电池配置，从而节省成本、认证时间和上市时间。通过该解决方案，可以高精度地测量每个电池单元上的电压以进行报告和平衡，并监控母线以进行故障检测。

介绍

为电动汽车电池设计智能传感器 需要一些智能计划来克服相关的问题 机械和电气挑战。例如，汽车 制造商可能会使用不同的电池配置 不同的型号。修改电池机械设计 匹配每个配置是昂贵的，并且可以触发 开发和生产延迟。电压和电流 在嘈杂的环境中进行测量时必须准确 环境。连接电池模块和 子模块可能用螺钉拧紧，当 松动，可产生高电阻损耗或中断整个 电流。

在此设计解决方案中，我们回顾了这些挑战和 提出一种创新的解决方案，允许灵活的电池 节省成本并加快上市时间的配置。跟 该解决方案，每个电池两端的电压测量 报告和平衡的准确性高;电压过 母线也很容易测量和报告故障检测。

典型电池配置

例如，42A、402.3V电动汽车电池可能是 由一系列 8 个模块组成，每个模块都有一个开发 电压为50.3V。

在图2中，单个模块由三个4串联组成， 70 个并联子模块 （4S） 通过母线 （BB） 连接。 因此，模块的配置为：4S+BB+4S+BB+4S。

图2.由电动汽车电池组成的八个串联模块之一。

缺乏灵活性

在传统模块中，从 14s 模块移动到 12s 模块是 问题。删除图 2 中的前两行将留下 集成电路的输入（V在） 未连接。这需要印刷电路板 更改为连接 V在到第 3 行的顶部。

噪声

汽车具有恶劣和嘈杂的电气环境。 此外，在充电过程中，来自电源的噪音 （110VAC，60Hz或220VAC，50Hz）影响电压 测量具有混叠误差的汽车电池组。 然后需要多级过滤。

母线触点不良

一根1/8英寸x 2英寸的铜条长1英尺，可承载500A 电阻为 33μΩ。因此，42A 电流将 正常工作时会导致 33μΩ x 42 = 1.4mV 的压降。 在快速充电期间，例如300A，压降仅为 33μΩ x 300 = 9.9mV。显然母线不是问题 在正常情况下。但是，如果母线接触 由于任何原因恶化，抵抗力会急剧下降 增加，影响电池运行。

解决方案

例如，MAX17853是一款灵活的数据采集产品。 高压和低压管理系统 电池模块。该系统可以测量14节电池电压 以及六个温度或系统电压的组合 使用完全冗余的测量引擎进行测量 在 263μs 内。它还可以使用ADC执行所有输入 测量引擎在156μs。有14个内部平衡 电池平衡电流的额定电流为 > 300mA 的开关，每个开关 支持广泛的内置诊断。最多 32 台设备 可以菊花链方式管理 448 个单元并监控 192 个单元 温度。

弹性包

IC实现输入电压的重新路由 顶行通过软件下降到下面的任何单元格。这使得 一块BMS板，用于多种电池模块配置 并有助于避免从一个模型重新设计硬件 到另一个。这降低了工程开发的成本， 库存和OEM重新认证，以及缩短时间 到市场。

数字滤波

在竞争的ΣΔ架构中，测量是顺序的， 在处理数据的软件中产生开销。 该 IC 的 SAR ADC 系统架构具有以下优点： 14 行测量几乎是同时进行的。 测量精度可以进一步提高 增加一个数字低通噪声滤波器。

IC具有两级数字滤波。特殊的陷波滤波器 消除由于整流而导致的充电过程中的不准确性 充电线频率（100Hz/120Hz）并简化 整体系统设计。这改善了时间对齐采样 使用系统充电电路（图3）。一个缺口通行证 滤波器衰减与苛刻噪声相关的通用噪声 汽车环境。

图3.100Hz陷波滤波器。

母线监控

除了 测量电池电压。任何电池都可用于电池电压 测量或母线监控。电池和母线电压 -2.5V至+5V范围通过差分测量 65V 共模范围，典型精度为 1mV （3.6V 电池，25°C）。母线测量完成 与电池和温度测量相同的时间戳， 允许真正的时间对齐测量和监控。

通信

为实现可靠的通信，系统采用Maxim电池管理 UART 或 SPI 协议，并经过优化以支持 内部诊断和快速警报功能集的简化 通过嵌入式通信进行通信 以及支持 ASIL D 和 FMEA 的硬件警报接口 要求。

结论

在此设计解决方案中，我们回顾了现有 电池管理解决方案，包括缺乏灵活性， 难以监控故障母线和电池测量 存在多个噪声源时的精度。然后我们 推出允许灵活电池配置的新IC 节省成本并加快认证和时间 到市场。使用这种解决方案，每个电池上的电压 以高精度进行报告和平衡测量，同时 对母线进行故障检测监控。

审核编辑：郭婷