通过自动主机反向唤醒节省 HEV/EV 的电池电量-如何实现自动排序

随着越来越多的车辆实现电气化，通过高精度电池监控实现最高水平的功能安全至关重要。然而，为了提高电池监控的准确性，车辆的电池管理系统必须实时高效地工作，以监控内部各个电池的性能。

在典型的混合动力电动汽车 （HEV） 和电动汽车 （EV） 配置中，电池管理单元 （BMU） 由 12V 电池供电。即使汽车停放或关闭，该电池也会保持打开状态，以支持远程钥匙输入、安全和电池监控等功能。当汽车停放时，为了确保电池的适当健康，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，并可能使 12V 电池过早放电。

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能够关闭，而是依靠电源管理集成电路（PMIC）保持低功耗模式并节省12 V电池电量。

检查故障唤醒电池设计

如图 1 所示，电动汽车电池组可以堆叠高达 800 V 及以上，以支持交流电机的苛刻负载。这些电池组由数百个串联堆叠在一起的电池组成。分布式电池组系统通过在称为电池传感单元的独立印刷电路板上连接多个高精度电池监视器来支持高电池数电池组。

BMU 板包含主机 MCU、其电源（PMIC 或系统基础芯片 [SBC]）和一个通信接口，该接口将 MCU 和电池监控单元上的电池监控设备连接起来，然后连接到实际的电池单元。支持环形连接，以便在电缆发生故障时反转菊花链通信方向。主机MCU通过控制器局域网总线与车辆的控制单元接口。通过有效监控每个电池单元，EV 的 MCU 可以确保所有电池单元的正常运行。

图 1：简化的电池管理系统图

通过 TI 的电池监视器和平衡器提高精度

TI 的 BQ79616-Q1 电池监控器和平衡器即使在休眠模式下也能持续监控高压电池。如果电池出现故障，BQ79616-Q1 通过菊花链配置将故障信息传输到 BQ79600-Q1 通信接口。反过来，BQ79600-Q1 唤醒并命令 PMIC 和 MCU 唤醒。MCU 不必定期自行唤醒，而是可以依靠 BQ79616-Q1 监视器。因此，BQ79600-Q1 与 BQ79616-Q1 自动主机反向唤醒功能一起，允许 MCU 关闭，其 PMIC 处于低功耗模式，从而最大限度地减少 12V 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，低功耗工作模式、电池过热和欠温、电池过压和欠压以及热敏电阻过热和欠温故障检测仍然有效。由于通信在睡眠模式下不可用，因此设备提供了一个选项，用于通过检测信号（处于无故障状态的设备）和故障（处于故障状态的设备）音调传输故障状态。

这些音调以与通信命令帧相同的方向传输。与通信音不同，心跳和故障音是定期传输的。心跳和故障音接收器在睡眠模式下始终处于打开状态。为了使音调信号返回到基本设备（为了触发NFAULT），需要环形架构来支持在睡眠模式下传输故障状态。一旦 BQ79600-Q1 嗅探器检测到故障音，它就会进入验证模式，以检查是否存在真正的故障。如果存在真正的故障，BQ79600-Q1 将触发 INH 引脚，这是一个高压输出引脚，可提供电压以启用 PMIC。

图 2：使用 TI 电池监视器和平衡器自动唤醒主机反向

结论

BQ79616-Q1 系列电池监控器和平衡器支持自动主机反向唤醒，使主机 MCU 保持关闭状态，其电源处于最低功耗模式，而 BQ79600-Q1 则监控来自堆叠电池监控设备的故障。BQ79600-Q1 通过 INH 引脚唤醒 SBC，如果 BQ79600-Q1 或堆叠的 BQ79616-Q1 检测到未屏蔽故障的事件，则 MCU 会进一步唤醒 MCU。这样可以节省 12V 电池电量，并支持功能安全要求，例如电池监控过压、欠压、过热、欠温、热敏电阻过热和热敏电阻欠温，即使在 EV 停车或关闭时也是如此。