英飛凌高性能BMS解決方案助力汽車電動化
發布時間：2025-7-8 16:15
發布者：唯樣商城
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隨著電動汽車越來越被大眾接受，車輛電氣化、智能化程度越來越高，如何提高電動汽車的續航里程，同時保障車輛安全可靠持久運行是當前最主要的技術難題之一。而先進的電池管理系統 (BMS)有助于克服電動汽車廣泛普及的關鍵障礙：續航里程、安全問題、可靠性和成本。 電池管理系統的核心任務是確保電池所荷載的能量得到高效安全利用，其中關鍵部分是充放電的管理、電芯的電壓溫度參數監測、電池的保護以及信息安全的保護。為此，英飛凌推出了模擬前端TLE901x產品系列，包括9ch/12ch/16ch/18ch產品，可滿足12v/24v/48v/400v/800v不同電壓平臺系統應用。 TLE901x系列產品可以實時精準地監測單體電壓、溫度等狀態，實現SOC，SOH準確估算，從而延長電池壽命，增加電池安全性。其優異的表現不僅體現在提升產品性能，更能幫助縮短產品開發周期和節約成本。 英飛凌SPT技術提升產品魯棒性和良率，助力汽車安全 涉及生命財產安全，汽車的安全性可靠性永遠是用戶最關心的指標之一。 英飛凌的TLE9018DQK采用120v/130nm工藝，具備優異的魯棒性，在外部無任何保護器件的條件下，可經受住EMC，熱插拔及浪涌等干擾沖擊。在保證系統安全可靠的前提下，可實現外部電路的最簡化。 TLE9018DQK沿用了英飛凌特有的SPT(smart power technology)技術，該技術有超過十年的迭代經驗，累計生產銷售5.5億顆器件，使產品具有極低的不良率。根據最新數據統計，不良率僅0.04ppm。即每生產2500萬顆芯片，僅存在一顆失效。按照每輛汽車使用8顆TLE9018，每生產300萬輛車，僅一輛失效。 
Figure.1 DfS Guarantee Ultra Quality 獨立專用ADC消除轉換延遲誤差，助力汽車系統穩定 電動汽車智能化、電氣化水平的提高，帶來了系統復雜度的指數性增加，如何確保系統穩定的運行，精準的診斷，一直是需要克服的課題。 英飛凌TLE9012DQU集成了20顆獨立專用ADC，18顆16bit delta-sigma ADC，1顆11bit SAR ADC。19顆16bit delta-sigma ADC中，18顆獨立地對應18路電壓檢測通道，1顆用做總壓及8路NTC測量。11bit SAR ADC作為功能安全冗余ADC。 由于采用18顆獨立ADC，TLE9018DQK可實現18通道間0同步誤差采樣，8種filter模式可供選擇，filter time從70us到9.36ms，可應對外部復雜噪聲環境以保證精度。器件采用了兩顆獨立高精度參考源，其中單體電壓檢測通道對應參考源A，總壓、NTC測量以及冗余SAR ADC對應參考源B。由于彼此間采用了獨立的采樣回路和參考源，18路電壓累加和可以與總壓采集做精度校驗，18路單體電壓同時也可以和冗余ADC采樣結果做精度校驗。 以上靈活冗余的配置，可保證系統的安全性，在發生某種失效時，可以迅速精確診斷。 TLE9018DQK具有極高精度和極快的采樣速率，最快70us可完成18通道電壓采集任務。輔助ADC一方面可與主ADC進行精度校驗，保證芯片可靠性，另一方面提供硬件二次過欠壓保護。 以8個節點，96串電芯為例。Filter time選擇4.68ms，UART通信速率選擇2M。從主控轉換命令發出，到芯片采樣任務完成，最后將8個節點144串電芯電壓數據全部讀回，僅用時8.2ms。能很好的滿足系統節點較多，數據刷新間隔短的應用需求。另外，節點1與節點8間的同步誤差僅7us，這對實現SOC精確估算至關重要。
Figure.2 Dedicated ADCs Synchronizing Cells Measurement 應力傳感器確保全生命周期精度一致性，助力汽車持久耐用 汽車作為低頻消費耐用品，動則10數年或者30萬公里的生命周期，對器件的耐久性有非常高的要求。 TLE9018DQK通過了AEC Q100認證，AEC Q100對產品全生命周期精度一致性有非常嚴苛的要求，為了保證15年生命周期精度的一致性，TLE9018DQK內部放置了四顆應力傳感器，以消除由于老化溫濕度帶來的轉換誤差。 為了驗證該設計有效性，實驗挑選3個不同批次77個樣本，分別對在經過260℃/240s回流焊，1000次/2000次冷熱沖擊循環后器件做了精度測試，結果顯示，在同輸入條件下，不同器件之間最大轉換差異小于1mv。證明TLE9018DQK具有很好的一致性。
Figure.3 Device Variation Remains Stable Over Lifetime 獨立ADC與數字濾波保證器件轉換精度與穩定性 TLE9018DQK測量結果具有極好的穩定性。在外部輸入穩定的條件下，同樣挑選3個不同批次77個樣本，在輸入電壓穩定時，同一通道1000次連續測量結果之間最大差異在153uv以內，即2個lsb�？梢娖骷粫驗閮炔吭肼暩蓴_造成測量結果的前后跳變。
Figure.4 A high intrinsic ADC repeatability fits perfectly to the BMS application 電流源NTC測量簡化外部電路 芯片具有8路NTC檢測通道，由于內部采用自帶上拉電流源及多檔位匹配測量方式，消除了由上拉電壓源漂移及上拉電阻帶來的測量誤差，可精確檢測400Ω至400k RT范圍阻值。
Figure.5 Internal Current Source For NTC Detection 英飛凌致力于克服復雜系統設計挑戰，緊跟產品市場需求，并為此提供了品類豐富且性能先進的 BMS 解決方案，助力汽車制造商打造更安全、更可靠的駕駛體驗。憑借英飛凌在 BMS 解決方案領域的持續創新和所具備的系統專業知識，助力推動電動汽車在全球范圍內的普及。
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