基於 NXP S32K312 Auto HVBMS BMU 方案

      新能源汽車市場的火爆,誕生了很多新生的技術領域:車身控制,車機系統,電池管理系統等,電池管理一直是每個車企繞不過去的應用產品,它涉及到了電池的電量估算,充放電控制,故障診斷等功能,為評估 NXP 平台晶片作為電池管理系統主控晶片的合理性,從而本方案設計了電池管理系統中的主控板進行設計驗證。

      Auto HVBMS BMU ( Battery Management Unit ) 評估板是一款基於 NXP S32K312、NXP MC33665和 MC33HB2000 的 BMU 方案,本方案主要是評估 S32K312 做 BMS MCU 的資源配置問題,本方案需要跟世平集團的 BJB、CMU 方案進行方案聯調,實現 BMS 中電壓、電流監測,充放電控制,故障診斷,電量估計等電池管理功能。

      該方案所採用的主控是 S32K312 系列的晶片,具體型號為 S32K312NHT0MPBST,該晶片為 Cortex M7 內核,具有 128K RAM 和  2M Flash,功能安全符合 ISO 26262 標準達到 ASIL B,最多支持 6 路 CAN FD、2 路 I2C 和 4 路 SPI。 採用 HDQFP 172  的封裝,此封裝與傳統 QFP 相比,減少了 55% 的占板面積,同時相對於 BGA 的封裝又具備便於焊接的優點。軟體方面 NXP 為 S32K3 系列提供了全面的解決方案,完善的 S32 DS 集成 IDE 包含符合 ISO-26262 標準的實時驅動程序(RTD ),適用於 AUTOSAR 和 非 AUTOSAR 的應用,減小軟體開發難度。

      MC33665 是 NXP 一款電池管理通信網關晶片 ,該晶片支持 4 路獨立 TPL 接口,支持消息緩存、消息錯誤檢測,內置 I2C 接口可控制外部設備,兼容 3V 和 5V 的通信電平,功能安全符合 ISO 26262 標準達到 ASIL D。

      MC33HB2000 是 NXP 的一款全橋驅動晶片,支持 SPI 進行模式和功能配置,支持全橋和半橋模式的切換,驅動能力額定連續驅動負載電流為 3A,能夠控制電流大於 10A  的感性負載,滿足 AEQ-100 標準。

      在驅動能力方面,板子上的 7 片全橋驅動均支持輸出 1s 4A 的瞬態電流和持續輸出 0.8A 的均值電流,能夠滿足諸如 EVC500-A1ANAM 的高壓接觸器的驅動要求,高邊驅動支持輸出 4A 的電流進行熱管理設備的驅動、全橋驅動的供電、 BJB 供電、繼電器驅動。

      在通信方面,板子上 3 組 CAN 接口均支持 CAN FD 傳輸,4 路 TPL 接口可進行 4 條菊花鏈的編鏈,板子上預留了 UART,FLEXIO_SPI 接口進行軟體調試。

►場景應用圖

千圖網

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

①MCU 具備 Cortex M7 內核,具有 128K RAM 和 2M Flash,支持 6 路 CAN FD、2 路 I2C 和 4 路 SPI、擁有 143 個 I/O,滿足大多數的應用場景。 ②支持通信電平的切換,MCU 支持 5V / 3.3V 通信電平,板上器件通信電平可配合 MCU 進行切換,用戶可通過特定連接自由切換通信電平。 ③電源管理晶片 FS26 支持 4 路主要的電源輸出,支持 SPI 進行功能配置,功能安全等級達到 ASIL D。 ④支持 RTC 時間戳記錄,提供年、月、日、小時、秒的計時。 ⑤支持 TPL2/TPL3 菊花鏈通訊,通信速率可達 2Mbit/s,鏈上最大支持 63 個設備,通信距離長達 20m。

►方案規格

•支持輸出 7 路 H-Bridge 驅動信號 •支持輸出 4 路 High Side 驅動信號:繼電器,BJB 供電,加熱器,冷卻器 •支持 3 路 CAN 接口:VCU 通信,Diag ( 診斷 ),Debug •支持 RTC 記錄時間戳 •支持 LCD 顯示數據例如:電壓等數據 •支持電池壓力讀取 •支持網關菊花鏈通信,預留 4 個 TPL 口 •支持其它電池管理單元 ( CMU ) 回傳信息處理,實現電壓監測,過壓保護,充放電控制,均衡控制功能