晶扬电子应用于新能源汽车BMS系统的ESD保护方案

BMS是Battery Management System的缩写,称为电池管理系统,目前为新能源汽车核心部件,是一种用于监控和管理电池组状态的复杂系统,目的是智能化地管理和维护各个电池单元,从而防止电池出现过充电和过放电,延长电池使用寿命,并监控电池状态,确保电池在安全、高效的状态下运行。

BMS的主要功能

(1)电池参数监测

(2)荷电状态估算

(3)电池均衡管理

(4)故障诊断与保护

(5)充放电管理

(6)热管理

(7)通信与数据记录

(8)远程监控

BMS的系统架构

(1)主板:收集各从板的采样信息,控制BDU内继电器动作,实施监控电池的各项状态,通过低压接口与整车进行通讯;

(2)从板:监控模组的电压温度信息,并传输给主板;

(3)BDU:包含预充电路、总正继电器、总负继电器、快充继电器;

(4)高压控制板:实时监控着电池包的电压电流,还包含预充检测和绝缘监测功能。

BMS的每个功能模块由CAN总线来实现,CAN是控制器局域网,是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络,CAN电路主要包括功能电路、控制器、CAN控制器、CAN收发器,其中CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换。CAN总线里面还有RS-232接口,RS-232接口是串行通信的接口,是全双工通信,允许与其他设备进行数据传输,且是双向传输。

对于其复杂的电子系统,信号线和电源在汽车启动及运行中都极易受ESD脉冲影响,从而导致汽车指令响应延迟或中断,因此BMS系统的ESD防护很重要。对于CAN总线收发器接口,我们采用6AJ24A防护,对于RS通讯接口,我们采用SMAJ12A防护。

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图 1 电池包里的BMS


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图 2 CAN的结构


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图 3 CAN线的ESD防护


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图 4 RS通讯接口的ESD防护


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产品参数表


以上介绍的是BMS中控制端的ESD防护,在BMS电气架构中,电机驱动采用了有源驱动器,能提高高频大功率应用时的效率和可靠性,车载充电涉及到充电接口,仪表盘会与外界接触,需确保其在恶劣环境下工作,所以电机驱动、车载充电和仪表盘也都需要ESD防护。

电机驱动我们采用TT1211MB防护,车载充电会有USB2.0、Type-C、无线接口,我们以USB2.0为例,USB2.0插座有4个引脚,分别是Vbus、D+、D-,对于Vbus我们采用TS0511LE防护,对于D+、D-采用TT0521SB防护,常见的仪表盘包括发动机转速表、车速里程表、燃油表。水温表、机油压力表,每个盘的电流电压传输特性不一样,但都注重输出的稳定和低功耗,所以要考虑低漏电流和快速响应的动态特性,以发动机转速表为例。我们也采用TT1211MB防护。

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图 5 BMS的电气结构


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图 6 电机驱动的ESD防护


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图 7 USB2.0的引脚示意


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图 8 USB2.0的ESD防护


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图 9 发动机转速表的ESD防护


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产品参数表


总之,汽车BMS里的ESD防护是很重要的,需要重视起来,在未来,汽车可能实现的功能更多,电气结构会更加丰富,涉及到的电子元件更多,用到的ESD防护也会越来越多,所要求的特性也会不同,到时候就会要求ESD防护芯片更加多元以满足不同的需求。

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深圳市晶扬电子有限公司成立于2006年,是国家高新技术企业、国家专精特新“小巨人”科技企业,深圳知名品牌,广东省制造业单项冠军产品企业,2023中国发明创业金奖获得者。是多年专业从事IC设计、生产、销售及系统集成的IC DESIGN HOUSE,在加拿大和成都设立有研发中心,并拥有多家全资子公司和控股公司,拥有百余项有效专利等知识产权。建成国内唯一的广东省ESD保护芯片工程技术研究中心,是业内著名的“电路与系统保护专家” 。

晶扬电子不仅是深圳静电防护器件的领先者,更是深圳ESD芯片厂家的佼佼者,专注于研发高效、可靠的ESD保护器件,为客户提供全面的静电防护解决方案。

主要产品包括ESD、TVS、LED显示驱动芯片、MOS管、二三极管、电源管理IC(DC-DC &AC-DC&LDO&USB POWER/LOAD SWITCH)、通用型及高精度电压基准芯片、垂直及平面型&高精度霍尔传感器IC、高精度OPA、马达及电机驱动IC、接口(485等)芯片等模拟IC、数模混合IC等产品;涉及的应用领域有:电脑/笔记本、机顶盒、电视、网络通信、手机、平板、智能穿戴、安防监控、家电、工控、新能源汽车、车载、TWS、电动工具等。

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