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最具性价比的动力电池高压检测方案分享

作者: 发布时间:2019-05-15 09:18

纯电动汽车一般采用锂电池作为动力电池,其电池组的电压通常都在200V以上,对于纯电动汽车客车甚至超过600V,随着电压平台的升高,对高压系统绝缘性能的实时监测就显得越发重要。

电动汽车的动力系统是一个高电压、大电流电路,在正常情况下,高压系统是一个封闭的系统,对车体完全绝缘,但不排除在日常使用过程中,潮湿、振动、暴晒等恶劣的环境很容易引起电池高压线束的老化和破皮,从而降低整车的绝缘安全性,使车体漏电,这不仅会危及乘客的人身安全,还将影响低压电器和车辆控制器的正常工作,所以需要配备专门的系统来管理高压系统的安全。

绝缘监测技术是电动汽车上关系到人身安全的一项关键技术,因此,为了保证电动汽车的动力电池组的绝缘安全,一个合格的绝缘检测系统,必须能够准确检测电动汽车动力电池组正负母线对地电压、电池组总压、充放电电流和绝缘电阻等参数实时监控并及时准确的报警。

方案平台介绍

在对绝缘监测系统的主控芯片进行选型时,一方面要考虑芯片各方面的性能是否能达到系统的要求;另一方面要兼顾系统的整体成本,系统成本过高则产品在市场上没有竞争优势;基于以上两点考虑,ZLG立功科技提供基于恩智浦半导体MM9Z1J638的绝缘检测系统的解决方案。方案框图如下图所示:

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图1 绝缘检测方案框图

MM9Z1J638的核心特性如下:

集成S12Z内核,最高主频50MHz,同时带有128 KB闪存、8.0 KB Ram、4.0 KB EEPROM

集成LIN2.2协议物理接口以及一个MScan协议控制器,可与汽车总线连接;另外集成4路GPIO口,可作为绝缘检测电路的开关控制。

宽电压供电,可以由12V电池直接供电,无需额外DC电路。

内置1个两通道16位Σ-Δ模数转换器adc),用于同步测量电池电压和电流,另外还有一个个16位Σ-Δ模数转换器(ADC)用于温度监控。

采用内部电阻分频器提供4个电池电压测量,采用外部电阻分频器提供最多5个直流电压测量,电压测量范围可支持高达52V的电压直接接入设备,并且当与外部电压分压器配合使用时,可支持更高的电压电池配置。

支持通过一个外部分流电阻进行精确电流测量,电流测量范围高达±2000A。

集成一个内部温度传感器,同时支持4个外部温度传感器输入。

低功耗模式下,支持电流阈值检测,支持LIN、CAN、定时器以及IO唤醒功能。

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图2 MM9Z1J638内部框图

开发支持:

1、MM9Z1J638的软件开发环境推荐使用CodeWarrior10.6以上的版本,该软件版本对MM9Z1J638的软件代码限制是128K,而MM9Z1J638的flash刚好为128K,所以在CodeWarrior10.6以上的版本开发,就不会受LICENSE的限制,开发环境完全免费,降低开发成本。

2、有多种参考设计可以供客户参考,支持快速、轻松地开发新应用。另外还提供了底层驱动代码,帮助客户缩短开发周期。

3、MM9Z1J638评估和开发套件(KIT9Z1J638EVM)集成了电流、电压和温度采集,同时配带了CAN和LIN的通信接口,是一款简单但精密的电池传感器评估板。评估板的实物图如下所示:

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图3 KIT9Z1J638EVM 板图

总结

MM9Z1J638将模拟、处理器和通信功能集于一身,有助于降低物料成本,以及开发更加先进的电池监控算法。另外MMZ1J683完全符合AEC-Q100汽车标准,可满足严苛的汽车业ESD、EMc标准,并达到零缺陷质量水平,保障检测系统的稳定性。