随着电动汽车技术的发展,以及政府的政策鼓励与扶持,电动汽车(混动+纯电动)以每年超过50%的速度高速增长,电池以及电池管理系统作为电动汽车的核心组件,其市场需求也获得相应的快速增长。本文将就电池管理系统对存储器的需求进行分析
电池管理系统(Battery Management System, 即BMS)主要实现三大核心功能:电池充放电状态的预测和计算(即SOC)、单体电池的均衡管理,以及电池健康状态日志记录与诊断。功能框图如下:
在整个电池管理系统中,电池荷电状态的预测和计算(即SOC)是其最重要的功能,因为有了精确的电池充电/放电状态的预测/计算,才能进行有效均衡管理。所以,SOC精准度的要求是越高越好。
为了提高SOC的精准度,除了要采集电池的电压、电流参数,还需要提供诸如阻抗、温度、环境温度、充放电时间等多种参数。电池固有参数会通过数学建模的方式,建立软件模型,而动态参数则通过数据采集卡实时的采集数据,并实时地把数据传输至MCU单元存储,然后MCU对提取的数据进行算法计算,从而得出精确的电池荷电状态。
因此,SOC功能会将不同电池的模型存入存储器,该存储器需具有低功耗、快速读写、接口简单以及数据保持时间达到20年的要求;SOC功能需要采集卡不停地实时将采集的电池电压/电流数据存入存储器,假如一个MCU单元,对接10路单体电池的采集数据,采集数据卡一般会采用1MB的isoSPI总线进行通信,即对于MCU单元的存储器,接口速率要求高且几乎每秒中都要进行一次数据写操作;而电池的寿命要求至少是10年,假如一台车运行时间是8小时,那么MCU单元的存储器的数据写操作在电池包生命周期内的写次数为1亿5百万次。
综上分析可见,BMS里面的SOC功能非常关键,所以其对存储器的性能与可靠性也是非常高:必须是非易失性的存储器,擦写次数至少要超过1.1亿次,接口速率大于8MHz,低功耗且数据能够可靠保存20年的时间,需要符合AECQ-100,未来需要通过功能安全认证,至少具有ASILB等级。
目前主流的非易失性的存储器有EEPROM、 Flash 以及F-RAM。EEPROM 的接口有SPI接口,速率可以做到10Mhz,但是每次写都有一个5ms写等待时间,擦写次数是1百万次,功耗中等,有车规级器件,但是目前未做功能安全认证,数据保持能力也可以做到20年。
Flash的读写速度较慢,每次写操作都必须进行擦写,因此完成一次写操作至少需要几百毫秒的时间,擦写次数也只能支持10万次,远远低于1.1亿次的要求,数据保持能力在10年到20年之间。
F-RAM 是通过铁电这种特殊材料作为存储介质,其具有高可靠性,数据保持时间为100年,完全随机不需要写等待的高读写效率,SPI接口速率最高可以支持到50Mhz或108MHz QSPI,并且具有非常低的功耗;由于其特殊的铁电材质,所以该类型存储器的擦写次数可以高达100亿次。如下图所示:
如上图所示,F-RAM作为一款独特的非易失性存储器,无论在写入速度、耐久性还是在功耗与可靠性方面,都是目前实现高可靠性BMS系统的最佳存储器选择。
美国赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Inc.)作为全球领先的F-RAM核心供应商,提供非常齐全的铁电随机存储器F-RAM产品,容量由4Kb到8Mb,接口为I2C/SPI 接口,具有几乎无限次的读写次数(100亿次读写周期),QSPI接口速率高达108Mhz,不需要写等待时间,工作电流低至0.6mA,是能够承受125度高温的汽车级芯片解决方案,并且符合ASIL-B。
关键字:F-RAM 电池管理
引用地址:
技术文章—F-RAM在动力电池管理上的应用
推荐阅读最新更新时间:2024-05-03 03:30
深度解析通用汽车奥特能无线电池管理系统及应用框图
作为一款专门为电动汽车设计,基于滑板底盘概念的车辆平台,奥特能的设计理念是模块化和智能化的有机整合,目标是实现灵活开放的平台架构与研发和生产成本的平衡。平台涵盖了纯电动汽车的三大核心要素,即电池、电机和电控。从目前通用透露的数据来看,奥特能平台可以提供2种电芯、2种模组、7种电池包,以及3 套动力总成系统组成的 十多种驱动组合。不仅如此,奥特能还将传统的电池管理系统BMS升级为无线电池管理系统(wBMS),实现了智能电池设计。 这为通用扩展其电动汽车家族带来了相当的便利和优势。其一,电子电气架构的融合和接口的标准化使得大量共用零件的开发成为可能,缩短了研发周期,降低了研发成本。其二,不同车型间共用的零部件可以大大增加单一品类
[嵌入式]
TI无线BMS解决方案,诠释电动汽车电池管理新理念
经过多年持续发展,汽车电气化已取得显著成果。然而,如何提高电动汽车的续航能力,依然是当前最主要的技术难题之一,而电池管理系统的创新正是突破该难题的核心。德州仪器 (TI) 宣布电动汽车(EV)电池管理系统(BMS)领域的一项重大进展,即发布业界领先的无线BMS解决方案,该方案是首个经独立评估的功能安全概念。通过采用具有业界出色的网络可用性的无线协议,TI的无线BMS解决方案展示了如何帮助车辆设计师们减少繁重、昂贵且需要频繁维护的布线,并在全球范围内提高电动汽车的可靠性和效率。 TI的无线BMS解决方案使汽车制造商能够降低其设计的复杂性、提高可靠性并减轻汽车重量,从而延长行驶里程。得益于能够灵活地跨生产模型调整设
[汽车电子]
电池组管理实现了另一次飞跃
对电动汽车可行性的怀疑已经平息很久了。现在的主要问题是: 新型大功率电池技术可渗透多远、多宽和多深? 也许答案并不令人意外,没人真正知道确切的结果。不过,考虑一下电池管理系统 (BMS) 所用电子组件的演变是件很有趣的事,尤其是位于其核心的多节电池监视器组件。考虑这个问题也许有助于了解高压电池包在电池备份系统到外骨架等各种应用中的采用趋势。我们来看一下凌力尔特 LTC68xx 这个产品系列在安全性、准确度、功能和开发工具支持这些方面取得的进步。 2008 年,凌力尔特公司宣布推出首款高性能多节电池监视器 LTC6802。该器件的主要特色包括:能够在 13ms 内以 0.25% 的最大总测量误差测量多达 12 节锂离子电池。这一多
[传感器]
基于STM32的电池管理系统触摸屏设计
引 言 电动车一直以清洁环保而备受关注,加上能源危机加剧、油价不断上涨,电动车也越来越受到用户的青睐。电动车一般采用锂电池供电,由多个单体电池 串联成电池组作为动力电源。但由于各个串联单体电池特性不能保证完全一致,因此相同的电流下充电放电速度也会不同,如果不进行均衡干预,电池寿命会大大缩 短,因此需要实时监控各个单体电池的状态、总电压、总电流,根据状态适时进行电池充放电均衡,并且充放电均衡时,均衡状态也要实时进行检测,所以就有了电动车电池能量管理系统(EMS)。实践证明EMS可以有效延长电动车电池使用寿命,是电动车中十分重要的管理系统。 EMS主要包括:信息采集模块、充放电均衡模块、信息集中处理模块以及显示模块。图1为自主研发
[单片机]
可穿戴设备的电池管理方案解析
本文讨论了电池管理系统对始终在线可穿戴设备的独特需求。它检查了Maxim Integrated的可简化可穿戴电池充电和维护的电池管理芯片,然后研究了Adafruit Industries的两个电池。 在消费类设备中使用可充电电池 可穿戴设备是消费产品,因此受消费者对客户满意度的定义的影响。消费者期望充电之间的时间很长(“很长”是消费者主观的),并期望电池在需要更换之前可以使用很多年。后一点尤其重要,因为可穿戴设备通常不适合消费者使用——没有可以撬开电池的盖子,并且不鼓励消费者卸下背面的那些小螺丝。 在运行时,电池和可穿戴设备应该能够承受人们在白天通常会遇到的各种温度和条件。此外,所选的电池化学成分必须具有非
[嵌入式]
中颖电子:贸易战影响不大,锂电池管理芯片应用增加
近日,中颖电子接待了来自海通证券、富春投资、六禾投资等18家机构的调研活动,披露了家电智能化产品研发、工控单芯片及锂电池管理芯片销量情况、AMOLED产品线的研发等相关情况。 对于当前中美贸易摩擦对公司的影响,中颖电子表示,美国的贸易对抗清单太广,对我们还是有产生些微影响,但是影响的比例不大,客户本来就有小比例的终端产品是销往美国的。主要体现在短期冲击上,中美贸易摩擦,让客户对未来市场判断趋于谨慎,减少备货订单,影响公司短期的营运增速。由于我国已发展成为全球最大的家电、电子产品制造基地,而且国家政策上积极支持芯片国产化,普遍对客户长期加大国产芯片的采购意愿有所鼓励,国内客户对公司工控单芯片、锂电池管理芯片的接受度不断提高。
[嵌入式]
电动汽车电池管理系统设计
随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重,替代石油的新能源的开发利用越来越被各国政府所重视。在新能源体系中,电池系统是其中不可或缺的重要组成部分。近年来,以锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的关注。动力电池在交通领域的应用,对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。其中锂电池以高能量密度、高重复循环使用次数、重量轻以及绿色环保等优势越来越受到人们的关注,所以在手机、笔记本电脑、电动工具等便携式手持设备中已经得到广泛的应用,并已经开始进入电动车、电动汽车等大功率的应用中,成为全球电动汽车发展的热点 但是由于锂电池在加热、过充/过放电流、振动、
[电源管理]
混合动力电动汽车的电池管理架构研究分析
用于电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的电池技术已经获得了显著进步,不但电池能量密度已稳步提高,而且电池还能可靠地充电和放电数千次。如果设计工程师能有效利用这些技术进步,那么就成本、可靠性和寿命而言,电动汽车和混合动力电动汽车就有潜力与传统汽车竞争。 一个电池规定的容量是指电池从100%充电状态到零充电状态所能提供的电量。充电到100%充电状态或放电到零充电状态会迅速缩短电池寿命,因此应该仔细管理电池以避免完全充电或完全放电状态。与工作在30%~70%的充电状态之间(利用40%的容量)相比,工作在10%充电状态到90%充电状态之间(利用80%的规定容量)可以将电池的充电循环总次数减少到原来的1/3或更低。
[汽车电子]