关于车载锂电池保护IC

1. 什么是汽车电池管理系统（BMS）？

2. 汽车电池管理系统中电池监控功能的配置

3. 二次监测的优势

4. 为什么ABLIC的汽车保护IC是二次监控的理想选择？

5. 应用电路示例

1. 什么是汽车电池管理系统（BMS）？

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汽车电池管理系统（BMS）主要用于电动汽车（EV）、混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和电动自行车，用于监控和保护电池，确保电池能够安全高效地使用。

随着汽车行业电气化趋势的加速发展，与车辆安全直接相关的电池管理系统（BMS）的作用日益重要。特别是，检测过充、过放等危险电池状态的功能需要极高的安全性。因此，汽车BMS越来越需要符合ISO 26262等功能安全（FuSa）标准。

此外，随着自动驾驶技术的进步，对更高安全机制的需求持续增长。如今，故障停止和故障运行（持续功能）机制/应用的重要性显著提升。

2. 汽车电池管理系统中电池监控功能的配置

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汽车电池管理系统中的电池监控通常由两个系统组成：主监控系统和辅助监控系统。

● 主监控部分：

由模拟前端（AFE）集成电路和微控制器（MCU）组成。

主监控系统通常由一个名为模拟前端（AFE）的集成电路和一个名为微控制器（MCU）的微控制器组成。AFE直接监控电池，而MCU则控制这些组件。由于汽车电池由多个串联的电芯组成以实现高电压，因此AFE也采用级联配置。

除了AFE和MCU之外，主监控系统还包括一个桥接IC，用作AFE和MCU之间的通信接口；一个看门狗定时器（WDT），用于监控MCU的运行；一个电源IC，用于向MCU供电；以及一个电压检测器（VD），用于监控电源IC的输出电压。

● 二级监控：

由汽车电池保护IC组成。

与主监控系统类似，辅助监控系统也对电池进行监控。通过集成辅助监控系统，汽车电池管理系统（BMS）更加安全可靠。

通过引入辅助监测系统，可以获得以下益处：

• 即使主监控系统发生故障，电池监控仍可继续进行。
• 它以最小的成本提高了BMS的功能安全等级（ASIL分解）。

3. 二次监测的优势

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本部分重点介绍了在汽车电池管理系统（BMS）中加入辅助监控系统的优势。

● 监控连续性

最初的益处是监测连续性，即使主监测系统发生故障，辅助监测系统也能继续监测电池。

功能安全标准ISO 26262要求及时检测汽车电池/电池管理系统（BMS）中可能造成重大影响的故障，并确保安全。如果主监控系统检测到故障，系统会通知驾驶员。但是，如果电池监控系统无法监控电池单体电压，出于安全考虑，可能无法继续行驶。

有了备用监控系统，即使主监控系统发生故障，电池监控也能继续进行。这种监控连续性符合故障后仍能正常运行（功能持续）的理念。尤其是在自动驾驶系统预期扩展的情况下，自动化系统在故障发生时可能会越来越多地代表驾驶员做出决策和采取行动，因此这种监控连续性变得日益重要。

● ASIL分解

另一项优势是，与仅依靠主监控系统相比，当集成辅助监控系统时，更容易提高BMS的功能安全级别。

例如，如果电池管理系统（BMS）所需的功能安全等级为ASIL-D，则监控系统的每个组件（例如AFE、MCU和桥接IC）也必须符合ASIL-D标准。此外，加载到MCU上的软件也必须满足相同的功能安全等级。达到ASIL-D标准会增加这些组件的复杂性，从而导致更高的开发工作量和成本。

相比之下，增加一套辅助监控系统可以对ASIL-D要求进行分解，从而更容易使电池管理系统（BMS）达到ASIL-D等级。如果现有监控系统满足ASIL-C要求，则通过集成一套能够使用ASIL分解的辅助监控系统，即可在BMS层面实现ASIL-D等级。

然而，为了使分解有效，主监测系统和辅助监测系统必须彼此独立，且不存在共同的故障原因即导致双系统功能都失效的故障模式。因此需满足若干条件才能使分解方案有效。
4. 为什么ABLIC的汽车保护IC是二次监控的理想选择？

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ABLIC的汽车电池保护IC是二次监控系统的理想选择。

● 电池监控独立于MCU

ABLIC的汽车电池保护IC采用独立运行模式，无需MCU控制。这简化了辅助监控电路，也省去了软件开发的工作。

● 持续运行，低功耗

ABLIC的汽车电池保护IC提供以检测过充和过放等更严重故障为重点的监控功能。因此，即使在持续监控电池的情况下，它也能保持较低的电流消耗，从而最大限度地减少电池管理系统（BMS）待机电流的增加。

● 认证开发流程

ABLIC已获得第三方认证机构SGS-TÜV Saar GmbH（德国）颁发的ISO 26262开发流程认证。基于此标准，ABLIC根据SEooC标准开发的汽车电池保护IC非常适用于对安全性要求较高的汽车电池管理系统（BMS）。

● 分解难易程度

如前所述，要使一级和二级监测系统的分解适用，必须确保两个系统相互独立且不存在共同故障点：

ABLIC的汽车电池保护IC与AFE和MCU的组合完全不同，因为它独立地直接从电池进行监控，消除了对共因故障的担忧。
S-19192系列和S-19193系列本身即可达到ASIL-B等级，因此可以与ASIL-C主监控系统结合，形成ASIL-D汽车BMS。5. 应用电路示例

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以汽车二次保护IC S-19193系列为例的保护电路示例。