隨著電動車越來越受到大眾的接受，車輛的電氣化與智能化程度不斷提升，如何提高電動車的續航里程，同時確保車輛安全可靠且持久運行，是目前最主要的技術難題之一。而先進的電池管理系統 (BMS) 有助於克服電動車廣泛普及的關鍵障礙：續航里程、安全問題、可靠性以及成本。
電池管理系統的核心任務是確保電池所承載的能量能夠高效且安全地使用，其中關鍵部分包括充放電的管理、電芯的電壓與溫度參數監測、電池的保護以及資訊安全的保護。為此，英飛凌推出了模擬前端TLE901x產品系列，包括9ch/12ch/16ch/18ch產品，可滿足12V/24V/48V/400V/800V不同電壓平台系統應用。
TLE901x系列產品可以即時精準地監測單體電壓、溫度等狀態，實現SOC、SOH的準確估算，從而延長電池壽命，提升電池安全性。其優異的表現不僅體現在提升產品性能，更能協助縮短產品開發周期並節省成本。
英飛凌SPT技術提升產品的穩健性和良率，助力汽車安全
涉及生命財產安全，汽車的安全性與可靠性永遠是使用者最關心的指標之一。
英飛凌的TLE9018DQK採用120v/130nm製程，具備優異的穩健性，在外部無任何保護元件的條件下，可承受EMC、熱插拔及浪湧等干擾衝擊。在保證系統安全可靠的前提下，可實現外部電路的最簡化。
TLE9018DQK沿用了英飛凌特有的SPT（智慧電源技術）技術，該技術擁有超過十年的迭代經驗，累計生產銷售5.5億顆元件，使產品具有極低的不良率。根據最新數據統計，不良率僅0.04ppm，也就是每生產2500萬顆晶片，僅有一顆失效。按照每輛汽車使用8顆TLE9018的計算，每生產300萬輛車，僅有一輛車會出現失效。
Figure.1 DfS Guarantee Ultra Quality
獨立專用ADC消除轉換延遲誤差，助力汽車系統穩定
電動汽車智慧化與電氣化水平的提升，帶來了系統複雜度的指數性增加，該如何確保系統穩定的運行，精準的診斷，一直是需要克服的課題。
英飛凌TLE9012DQU整合了20顆獨立專用ADC，其中包含18顆16位元delta-sigma ADC、1顆11位元SAR ADC。在19顆16位元delta-sigma ADC中，18顆分別對應18路電壓檢測通道，1顆用於總壓及8路NTC測量。11位元SAR ADC則作為功能安全的冗餘ADC。
由於採用了18顆獨立的ADC，TLE9018DQK可實現18通道間0同步誤差的採樣，並提供8種濾波模式可供選擇，濾波時間範圍從70微秒到9.36毫秒，可應對外部複雜的噪聲環境以確保精度。該器件採用了兩顆獨立的高精度參考源，其中單體電壓檢測通道對應參考源A，總壓、NTC測量以及冗餘SAR ADC對應參考源B。由於彼此間採用了獨立的採樣迴路和參考源，18路電壓累加和可以與總壓採集進行精度校驗，18路單體電壓同時也可以與冗餘ADC的採樣結果進行精度校驗。
以上靈活冗餘的配置，可確保系統的安全性，當發生某種故障時，可以迅速且精確地進行診斷。
TLE9018DQK具有極高的精準度和極快的採樣速率，最快70微秒即可完成18通道電壓採集任務。輔助ADC一方面可與主ADC進行精準度校驗，確保晶片的可靠性，另一方面提供硬體二次過壓與欠壓保護。
以8個節點，96串電芯為例。Filter time選擇4.68ms，UART通訊速率選擇2M。從主控發出轉換命令，到晶片完成採樣任務，最後將8個節點144串電芯電壓數據全部讀回，僅需8.2ms。能很好地滿足系統節點較多、數據刷新間隔短的應用需求。另外，節點1與節點8之間的同步誤差僅7us，這對實現SOC精確估算至關重要。
Figure.2 Dedicated ADCs Synchronizing Cells Measurement
應力傳感器確保全生命周期精度一致性，助力汽車持久耐用
汽車作為低頻消費耐用品，動輒十數年或者三十萬公里的生命周期，對零件的耐久性有非常高的要求。
TLE9018DQK通過了AEC Q100認證，AEC Q100對產品全生命周期精度一致性有非常嚴苛的要求。為了確保15年生命周期精度的一致性，TLE9018DQK內部放置了四顆應力感測器，以消除因老化及溫濕度變化所帶來的轉換誤差。
為了驗證該設計的有效性，實驗挑選了3個不同批次共77個樣本，分別對其在經過260℃/240秒回流焊接，以及1000次/2000次冷熱衝擊循環後的器件進行精度測試。結果顯示，在相同輸入條件下，不同器件之間的最大轉換差異小於1毫伏，證明TLE9018DQK具有良好的一致性。
Figure.3 Device Variation Remains Stable Over Lifetime
獨立ADC與數位濾波確保元件的轉換精度與穩定性
TLE9018DQK的測量結果具有極佳的穩定性。在外部輸入穩定的條件下，同樣選取3個不同批次的77個樣本，在輸入電壓穩定時，同一通道1000次連續測量結果之間的最大差異在153微伏以內，即2個LSB。可見該器件不會因內部噪聲干擾而導致測量結果前後跳動。
Figure.4 A high intrinsic ADC repeatability fits perfectly to the BMS application
電流源NTC測量簡化外部電路
晶片具有8路NTC檢測通道，由於內部採用自帶上拉電流源及多檔位匹配測量方式，消除了由上拉電壓源漂移及上拉電阻帶來的測量誤差，可精確檢測400Ω至400k RT範圍的阻值。
Figure.5 Internal Current Source For NTC Detection
英飛凌致力於克服複雜系統設計挑戰，緊跟產品市場需求，並為此提供了種類豐富且性能先進的 BMS 解決方案，助力汽車製造商打造更安全、更可靠的駕駛體驗。憑藉英飛凌在 BMS 解決方案領域的持續創新和所具備的系統專業知識，助力推動電動汽車在全球範圍內的普及。
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