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铁电随机存储器F-RAM在动力电池管理上的使用

随着电动汽车技术的发展,以及政府的政策鼓励与扶持,电动汽车(混动+纯电动)以每年超过50%的速度高速增长,电池以及电池管理系统作为电动汽车的核心组件,其市场需求也获得相应的快速增长。本文将就电池管

  跟着电动轿车技术的开展,以及政府的方针鼓舞与扶持,电动轿车(混动+纯电动)以每年超越50%的速度高速增加,电池以及电池办理体系作为电动轿车的中心组件,其市场需求也取得相应的快速增加。本文迁就电池办理体系对存储器的需求进行剖析

  电池办理体系(Battery Management System,
即BMS)首要完结三大中心功用:电池充放电状况的猜测和核算(即SOC)、单体电池的均衡办理,以及电池健康状况日志记载与确诊。功用框图如下:

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  在整个电池办理体系中,电池荷电状况的猜测和核算(即SOC)是其最重要的功用,因为有了准确的电池充电/放电状况的猜测/核算,才干进行有用均衡办理。所以,SOC精准度的要求是越高越好。

  为了进步SOC的精准度,除了要收集电池的电压、电流参数,还需求供给比如阻抗、温度、环境温度、充放电时刻等多种参数。电池固有参数会经过数学建模的方法,树立软件模型,而动态参数则经过数据收集卡实时的收集数据,并实时地把数据传输至MCU单元存储,然后MCU对提取的数据进行算法核算,然后得出准确的电池荷电状况。

  因而,SOC功用会将不同电池的模型存入存储器,该存储器需具有低功耗、快速读写、接口简略以及数据坚持时刻到达20年的要求;SOC功用需求收集卡不停地实时将收集的电池电压/电流数据存入存储器,假设一个MCU单元,对接10路单体电池的收集数据,收集数据卡一般会选用1MB的isoSPI总线进行通讯,即关于MCU单元的存储器,接口速率要求高且简直每秒中都要进行一次数据写操作;而电池的寿数要求至少是10年,假设一台车运转时刻是8小时,那么MCU单元的存储器的数据写操作在电池包生命周期内的写次数为1亿5百万次。

  综上剖析可见,BMS里边的SOC功用十分要害,所以其对存储器的性能与牢靠性也是十分高:有必要对错易失性的存储器,擦写次数至少要超越1.1亿次,接口速率大于8MHz,低功耗且数据可以牢靠保存20年的时刻,需求契合AECQ-100,未来需求经过功用安全认证,至少具有ASILB等级。

  现在干流的非易失性的存储器有EEPROM、 Flash 以及F-RAM。EEPROM
的接口有SPI接口,速率可以做到10Mhz,可是每次写都有一个5ms写等候时刻,擦写次数是1百万次,功耗中等,有车规级器材,可是现在未做功用安全认证,数据坚持才能也可以做到20年。

  Flash的读写速度较慢,每次写操作都有必要进行擦写,因而完结一次写操作至少需求几百毫秒的时刻,擦写次数也只能支撑10万次,远远低于1.1亿次的要求,数据坚持才能在10年到20年之间。

  F-RAM
是经过铁电这种特别资料作为存储介质,其具有高牢靠性,数据坚持时刻为100年,彻底随机不需求写等候的高读写功率,SPI接口速率最高可以支撑到50Mhz或108MHz
QSPI,而且具有十分低的功耗;因为其特别的铁电原料,所以该类型存储器的擦写次数可以高达100亿次。如下图所示:

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  如上图所示,F-RAM作为一款共同的非易失性存储器,不管在写入速度、耐久性仍是在功耗与牢靠性方面,都是现在完结高牢靠性BMS体系的最佳存储器挑选。

  美国赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor
Inc.)作为全球抢先的F-RAM中心供货商,供给十分完全的铁电随机存储器F-RAM产品,容量由4Kb到8Mb,接口为I2C/SPI
接口,具有简直无限次的读写次数(100亿次读写周期),QSPI接口速率高达108Mhz,不需求写等候时刻,作业电流低至0.6mA,是可以接受125度高温的轿车级芯片解决方案,而且契合ASIL-B。

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