Texas Instruments bq79631-Q1电池监视器与平衡器提供高精度测量，能够测量来自高压节点的分压电压。这些电压节点包括电池接线盒 (BJB) 或电池切断单元 (BDU) 系统中的 Pack+（HV电池正极）、Fuse、Charge（端口）、Link（负载）。可以使用集成式数字低通滤波器测量关键电压。该器件具有高度精确的集成电流检测 ADC，能够测量低侧分流电阻器中的电流。该器件能使用内部ADC测量绝缘电阻，并能控制此测量所需的任何开关方案。有八个GPIO/辅助输入可用于热敏电阻测量、驱动继电器、测量电压以及用作外围SPI器件的主SPI接口。隔离式双向菊花链端口支持基于电容器或变压器的隔离。该器件还支持通过UART进行通信。

数据手册；*附件：Texas Instruments bq79631-Q1电池监控器和平衡器数据手册.pdf

主机与Texas Instruments BQ79631-Q1之间的通信可以通过器件的专用UART接口或者通信桥接器件BQ79600-Q1进行连接。此外，隔离式差分菊花链通信接口允许主机通过单个接口与其他UIR监视器甚至电芯监视器进行通信。可以将菊花链通信接口配置为环形架构，以使主机在通信线路中断时能够与堆叠任一端的器件进行通信。

特性

• 符合汽车应用标准
• 符合AEC-Q100认证，具有以下结果：
  • 器件温度1级（-40°C至125°C环境工作温度范围）
  • 器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级2
  • 器件充电器件模型 (CDM) ESD分类等级C4B
• 符合功能安全标准
  • 开发用于功能安全应用
  • 文档，协助ISO 26262系统设计
  • 系统能力高达ASIL D
  • 硬件可满足ASIL D要求
• 带集成滤波的差分电压测量
  • Pack+、Fuse、Link±、Charge±测量
  • 隔离电阻电压测量
• 集成式精密电流测量
  • 支持低侧分流电阻器
• 绝缘电阻监控功能
• 八个GPIO输入可用作IO、SPI、ADC和温度检测
• 隔离式差分菊花链通信，采用可选的环形架构
  • 通过消除安全MCU、CAN收发器和多线接口简化BJB/BDU系统
• 主机接口：UART
• 同步电流和电压测量
• 可与其他电芯和UI监视器堆叠和同步，如16S (bq79616-Q1、bq79656-Q1)、14S (bq79614-Q1、bq79654-Q1)、12S (bq79612-Q1、bq79652-Q1)以及bq79631
• 内置SPI主器件

简化系统图

BQ79631-Q1电池监控器与平衡器技术解析与应用

产品概述

Texas Instruments的BQ79631-Q1是一款专为电动汽车(EV)和电池管理系统(BMS)高压汽车应用设计的电池监控器和平衡器芯片。该器件集成了电压、电流和绝缘电阻监测功能，是一款符合ASIL D功能安全等级的高精度解决方案。

作为AEC-Q100 Grade 1认证产品，BQ79631-Q1可在-40°C至+125°C的环境温度范围内工作，满足严苛的汽车应用要求。其系统化能力可达ASIL D级别，硬件能力同样支持ASIL D，并提供完整的ISO 26262系统设计文档支持。

关键特性与技术优势

高精度测量能力

• ‌差分电压测量‌：集成数字低通滤波器，可测量Pack+、Fuse、Link±、Charge±等高压节点的分压
• ‌电流测量‌：支持低侧分流电阻的精密电流测量
• ‌绝缘监测‌：内置ADC可测量绝缘电阻并控制所需的任何切换方案
• ‌8个GPIO‌：可用作IO、SPI、ADC和温度传感

通信架构

• ‌隔离差分菊花链通信‌：支持可选环形架构，简化BJB/BDU系统
• ‌UART主机接口‌：提供灵活的主机连接选项
• ‌内置SPI主站‌：可连接外围SPI设备

同步与集成

• ‌同步测量‌：电流和电压测量可同步进行
• ‌堆叠兼容‌：可与TI的16S、14S、12S电池监控器及其他UI监控器同步工作

应用领域

BQ79631-Q1主要面向以下应用场景：

• 纯电动汽车
• 插电式混合动力汽车
• 混合动力汽车
• 电池接线盒(BJB)系统
• 电池断开单元(BDU)系统

技术细节分析

电气特性

• 工作电压范围：9V至15V
• 电流消耗：
  • 关机模式：16μA(典型值)
  • 睡眠模式：120μA(典型值，-20°C至65°C)
  • 活动模式：10.4mA(典型值)
• ADC性能：
  • 主ADC有效位数：16位
  • 辅助ADC有效位数：14位
  • 输入电压测量分辨率：190.73μV/LSB

保护功能

• 过压保护(OV)：
  • 检测范围：2700mV至4500mV(步进25mV)
  • 比较器精度：±24mV(-20°C至65°C)
• 欠压保护(UV)：
  • 检测范围：1200mV至3100mV(步进50mV)
  • 比较器精度：±35mV(-20°C至65°C)
• 热保护：
  • 热关断阈值：137°C(典型值)
  • 热警告阈值：85°C(典型值)

系统设计与实现

BQ79631-Q1采用64引脚HTQFP封装(10mm x 10mm)，其简化系统框图展示了在BJB/BDU系统中的典型应用。器件支持变压器或电容隔离的菊花链通信，在通信线路中断时可配置为环形架构，确保系统可靠性。

在实际应用中，工程师应注意：

1. 电源设计：需遵循建议的电源序列和去耦方案
2. PCB布局：需考虑模拟和数字部分的隔离
3. 热管理：确保器件工作在推荐温度范围内
4. 功能安全：充分利用TI提供的安全文档进行系统设计