电池堆叠监控芯片性能完善 新BMS设计架构出炉

　　在半导体业者的努力下，新一代电池堆叠监控芯片已可同时比较电池电压与参考电压，达到更精密且精准的电压检测，以及可靠的电池状态评估，并大幅降低目前汽车锂电池管理系统(BMS)对软体与高流量数据传输设计的需求。

　　如果欧洲政府能迈向另一个成功，未来几年内我们将看见更多混合动力车与纯电动车行驶于道路上；而由于目前汽车以锂离子作为电池化学物质的首选，锂电池管理系统(BMS)势必在将来迅速盛行。

　　在汽车领域中，许多新设计案件都有ISO26262功能安全标准的影身影；从ISO2626设计与文件制作过程，看得出技术人员对于汽车系统设计所做的努力。锂电池BMS的应用涵盖复杂的软体与先进处理器的设计，让汽车供应商希望能纳入比ISO26262协定更多的资源。

　　新的电池管理系统架构只需要简单的低阶微控制器(MCU)，同时还能改善电池监控性能。本文将阐述它的结构，以及如何使遵循ISO26262协定的过程更加顺利。

　　汽车系统设计首重功能性安全

　　现今汽车设计系统对于功能性安全的考量，已逐渐超过原先对外观设计的注重，而且严谨的安全设计需要良好的故障检测功能，才能确保系统在一般使用情境中是安全的。以上都是促进功能性安全设计发展的因素。

　　在安全要求较高的系统内，遵循协定的负担会因为半导体制造商严谨的行为模式与硬体元件流程设计的文件制作，而大大减轻，如车用IC开发商提供客户故障时间(FIT)、错误模式与安全功能等数据，并记录在“失效模式影响与诊断分析数据(FMEDA)”上。

　　若须从监测系统中的锂电池读取重要电压读数，BMS要在感测器与高阶处理器间，建置结构复杂的软体与高灵敏的通讯连结。然而，要进一步证明这些连结符合ISO26262功能安全标准，对BMS制造商而言会是很大的难题与挑战。

　　新BMS设计架构出炉

　　BMS的基本功能是安全地管理电池、延长它的生命周期与缩短充电时间。以锂电池而言，BMS会持续提供充电状态(SOC)、健康状态(SOH)与电压的状态，让驾驶掌握运作情形；而系统也会以此决定充电或放电的程序、诊断潜在失误并执行因应措施以确保功能性安全。

　　化学电池的本质是利用可燃物质与氧气提供小容量的能源储蓄能力，所以锂电池比一般密封的铅蓄电池更无法容许物质滥用，特别是电池电压与电池温度必须根据规定严格控制，以避免电池损坏、失效与燃烧等会威胁到安全性的隐忧。