英飛凌科技推出了一款汽車級MCU，實現高壓鋰離子（Li-ion）電動汽車電池的安全、可靠且更精準的電池組級監測。

這款新的電池管理集成電路采用高精度模擬前端（AFE）。PSoC 4 HVPA-SPM 配備了高分辨率的 delta-sigma 模數轉換器（ADCs），以及數字濾波通道，能夠準確測量電池組整體的電壓、電流和溫度等參數。這些測量結果可用于估算任何時刻的電荷狀態（SOC）和健康狀態（SOH）。ADC以16位分辨率、8 kSPS和20位分辨率、1 kSPS運行。

芯片還包含Cortex-M0+ MCU，具備128 kB代碼閃存、16 kB數據閃存和8 kB SRAM，為電池組監控帶來了更多智能化，而電池組監控在當今相對智能化方面往往較為低迷。英飛凌表示，這使其能夠適應越來越多電動汽車采用的“分區”架構，并賦予企業根據具體需求定制系統的能力。該芯片還可以卸載管理電池管理系統（BMS）的主高性能MCU。

帶有群體心態的BMS

BMS必須能夠密切且持續地監測電池層級的電壓，以及電池組層級的電壓、電流和溫度。它利用這些參數估算電池壽命內的SOH和SOC，確保電池工作可靠且安全。

由于BMS采用高壓設計，測量高壓域與低壓域之間的絕緣電阻對于識別電池結構缺陷和防止不安全環境至關重要。

通過監控電池內部狀態，BMS不僅能確保電池組的安全可靠運行。它還能提升電池組的性能，實現更長的續航時間、更快的充電時間和延長的使用壽命。電池約占電動汽車總成本的30%至40%，因此電池管理集成電路已成為英飛凌及其他電力行業參與者（包括模擬器件、恩智浦和國際儀器）關注的重點。

在大多數情況下，BMS是一個三合一系統。它包含一個電池管理單元（BMU），負責電池組內的所有功能，計算SOC和SOH，然后調整進出能量以最大化這兩個指標。

BMS與一個監測單元（CMU）配合，該單元跟蹤每個單元的電壓，以及一個配備電源接觸器的電池接線盒（BJB），將整個電池組連接到牽引逆變器或車載充電器——并在遇到危險時斷開連接。

在傳統的BMS中，BMU代表被動BJB測量電池組內部的狀況。在未來的架構中，將會在盒子內安裝更智能的電池組監視器，如PSoC 4 HVPA-SPM，用于局部測量電壓和電流，然后再將參數傳遞給BMU。這將有助于減少BMS內的銅線數量，從而降低成本。它還能通過降低噪聲改善電壓和電流測量，最大化電池壽命。

這些設備通過分流電阻串監測電池組電壓，同時通過分流電阻或霍爾傳感器測量高達數千安培的電流。該盒還監測并聯電阻的溫度，主要是為了讓主BMU調節溫度以最大化剩余能量。同時，也要關注接線盒內接觸器的溫度，以確保它們不會承受超出正常運行條件的壓力。

智能單芯片電池組監控器 Plus 網關

PSoC 4 HVPA-SPM 1.0 是針對此類情況的全集成解決方案，作為智能電池組監控器和網關，集成于一芯片中。由于集成了Cortex-M0+ MCU，該芯片可作為CAN網關，并通過標準CAN接口與電動車內的分區控制器與英飛凌的iso-CAN收發器通信。與串聯的單元監控集成電路通信通過iso-UART接口進行。

能夠監控電池組并與電動車其他部分通信，使英飛凌客戶能夠重復使用現有軟件棧，并消除了在接線盒中單獨安裝MCU的需求。

該公司表示，MCU也“準備好了EIS”，因此可以應用于實現電化學阻抗譜（EIS）的電動汽車。BMS可以利用EIS更準確地測定電池的劣化情況，從而確定其剩余使用壽命和剩余經濟價值。

MCU符合ASIL D（ISO 26262）功能安全標準，確保穩健可靠的運行，這對電動汽車電池至關重要。芯片還內置強迫性比較器，用于檢測過電流狀況，防止短路導致電池組嚴重損壞——短路是熱失控的主要原因之一。過載、過充或物理損壞電池也可能導致過熱。

集成的LDO意味著MCU可以直接從電池供電，無需外部電源。

為了降低系統設計的成本和復雜性，英飛凌表示，還將將新型電池組管理集成電路與慕尼黑電氣化開發的智能邊緣BMS軟件捆綁銷售。