Infineon представи високоволтова референтна система за управление на батерията с AURIX TC4x

Infineon представи референтен дизайн за високоволтови акумулаторни системи (BMS), който позволява изпълнението на тежки изчислителни модели на батерията директно в управляващия блок (BMU). Комплектът включва още модули за мониторинг на пакетите и клетките, както и софтуерен пакет за разработване на BMS. Управляващият блок BMU разчита на микроконтролер AURIX TC4x с вграден процесор за паралелни изчисления (PPU), който според Infineon осигурява до 30 пъти по-висока производителност спрямо стандартен CPU. Допълнителната изчислителна мощност поддържа машинно обучение, хибридни, електрохимични и еквивалентни схемни модели, както и създаването на дигитални близнаци.

По данни на компанията оптимизираните профили на натоварване удължават живота на батерията с до 30% в различни сценарии на употреба. Разширените възможности за моделиране позволяват проектиране на батерии с до 20% по-малко клетки или постигане на по-голям пробег при запазване на същата конфигурация. По-високата изчислителна производителност може също така да съкрати времето за зареждане с до 20%.

Блокът BMU разполага с Ethernet, CAN, USB-C и isoUART свързаност, входове за захранване от бордовата мрежа и лабораторни източници, драйвери за контактори MOTIX, памет EEPROM, високоволтов блокиращ контур (HVIL), както и сензори за налягане и газ XENSIV за ранно откриване на термичен пробив. BMU поддържа редица методи за оценка и прогнозиране на състоянието на батерията, включително електрохимична импедансна спектроскопия, измерване на открито напрежение, броене на кулони, филтриране на Калман и AI модели. Тези алгоритми оценяват вътрешната температура на клетките, степента на зареденост (SoC), състоянието на здравето (SoH), наличната мощност и параметрите на безопасност, като същевременно разпознават признаци на натрупване на литий (lithium plating). Ранното откриване на предпоставки за термичен пробив дава ценно време на BMS за реакция и активиране на защитни мерки.

Модулът за мониторинг на пакета (PMU) е базиран на чипа PSOC 4 HVPA SPM 1.0 и отговаря на стандарта ASIL D. Неговите функции за следене и защита на ниво пакет включват измерване на тока, мониторинг на високо напрежение до 1000 V, проверка на изолационното съпротивление и броене на кулони. Наличните интерфейси включват isoUART връзки към устройствата TLE9012 и TLE9018, изолиран CAN интерфейс за главния микроконтролер и извод за пиропредпазител.

Модулът за мониторинг на клетките (CMU) използва TLE9018DQK – 18-канален интегрален кръг за следене и балансиране на литиево-йонни батерии, отговарящ на изискванията на ASIL D и ISO 26262. Чипът може да се захранва директно от група с между 3 и 18 клетки, а хардуерното каскадиране позволява свързването на до 62 платки в масив (daisy chain).

Концепцията за компенсация на грешките на Infineon дава възможност за аналогов преден интерфейс (AFE) с 19 проводника, което значително опростява окабеляването на ниво клетки. Референтният дизайн вече е пуснат в продажба.