随着汽车电气化的发展，工程师必须注意在确保最高水平的功能安全的同时最大化电池寿命。电池监测应用专用集成电路(asic)可以帮助实现这两个目标，实现自动主机反向唤醒功能，监测电池电压和温度，并提供自主电池平衡。
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功能安全
电动汽车的安全考虑是多方面的．它们包括保护生产工人、业主、机械师和回收者免受高压的伤害;保护电池免受刺穿和冲击损伤;并维护电气系统的完整性，以确保电池在安全的温度和电压范围内运行。
最后这一点特别重要。在可接受的电压和温度范围之外，电池内部可能发生不良反应，导致过度的自热，内部电气短路，并最终级联热失控。为了避免这些问题，电池监测asic测量并将电压和温度信息传输到电池管理单元(BMU)。
电池管理功能也面临着挑战。一辆电动乘用车可能有128个或更多的电池;一辆商用车辆可能有两倍的数量。大型电池系统有许多可能发生故障的印刷电路板(PCB)连接:例如，在电池传感器和ASIC之间打开，或在ASIC之间的通信链路打开。如ISO 26262道路车辆标准所述，检测和处理此类故障以避免危险事件是功能安全的一部分。
在一些汽车系统中，对功能丧失的安全反应是简单地关闭电子设备，并通过仪表盘指示灯通知司机。然而,在其他情况下,简单地关掉电子设备可能不安全,和设计目标可能包括一个“安全可用性”要求的系统必须有一个tolerance-perhaps通过冗余实现某些类型的错误在一段时间内,以避免危险的事件。
电池监测子系统提供了冗余如何工作的示例。在这样一个子系统中，asic被安排在一个堆叠的配置中，每个测量多个单元的电压和温度。测量数据从ASIC流向ASIC，再流向微控制器(MCU)，微控制器计算电池的状态，并帮助确保操作保持在安全范围内。传感或通信路径的打开或短路可能导致子系统对潜在故障“失明”，从而可能导致危险事件。
德州仪器公司的BQ79606A-Q1和BQ79616-Q1系列电池监测asic具有对这些类型的故障提供容错功能，使系统能够继续监测电池组的健康和安全。
图1BQ79616-Q1双向环形配置举例。在两个电池检测asic之间打开的情况下，MCU通过BQ79600-Q1 SPI/UART通信接口继续与asic通信，根据需要切换消息传递方向向后或向前。虽然正常通信在故障期间被禁用，但系统可以使用双向环形通信的容错功能保持可用性——电池模块的电压和温度信息不会丢失。
进一步支持冗余，BQ79606A-Q1和BQ79616-Q1也具有双模数转换器(adc)。在没有冗余的系统中，单个ADC监测电压传感信号(VC)。通过BQ79606A-Q1和BQ79616-Q1的双ADC，第二个ADC监测小区平衡信号(CB)，因此即使在VC路径上出现开路，系统也能继续监测电压(图2)．
自动唤醒
一辆典型的电动或混合电动汽车包括一个由12v电池供电的BMU。当车辆停车时，为了查找高压电池组的故障，BMU的MCU必须周期性地唤醒，可能会提前放电的12v电池。
另一种选择是自动主机反向唤醒实现，仅在检测到故障时才唤醒MCU．BQ79616-Q1具有专利的故障唤醒功能，可以作为这种实现的核心。BQ79616-Q1提供了低功耗睡眠模式，在此期间，它仍然可以监测过温和过温，以及过压和欠压，故障情况。当设备在休眠状态下检测到故障时，可以通过故障提示音将故障状态发送给用户。
所示图3， BQ79616-Q1系列设备监控高压电池。BQ79616-Q1检测到故障时，通过环形结构将故障音传输到BMU上的BQ79600-Q1通信接口。BQ79600-Q1然后启用BMU的电源管理IC (PMIC)，这反过来唤醒MCU。其结果是节省了12v的电池功率，同时支持车辆停车或关闭时的功能安全要求。
细胞平衡
电池平衡可以纠正汽车电池的不平衡，在确保安全运行的同时帮助延长汽车的行驶距离．您可以选择两种方法中的一种。有源电池平衡采用直流-直流变换器将能量从高电荷水平的电池重新分配到低电荷水平的电池。被动平衡通常是通过散热，从电荷较多的电池中去除电荷，直到所有电池都有相同的电荷量。由于其简单性和低成本，被动平衡是一种更受欢迎的方法。
TI的BQ79616-Q1使用内部开关连接到外部平衡电阻进行无源电池平衡。设备内部的两个开关和电阻都是潜在的过热源，BQ79616-Q1解决了两个热管理功能。
在第一种情况下，模具温度过高会触发MCU故障，MCU会暂停平衡，直到模具温度下降，任何故障被清除。与第二，BQ79616-Q1监控电路板安装的热敏电阻，并自动暂停平衡，如果温度超过预设阈值。当温度下降到可接受的水平时，平衡恢复——无需MCU干预。
结论
TI的电池监视器和平衡器在电动汽车上执行多种功能，从故障唤醒操作到电池平衡。它们提供热管理功能，并实现容错温度和电压测量，提供系统功能安全能力，达到汽车安全完整性等级(ASIL) D。
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