TI德州仪器BQ79616 16节串联电池监测器、均衡器和集成硬件保护器介绍

BQ79616 器件可对 HEV/EV 的高压电池管理系统中 16 节串联电池模块提供高精度的电芯电压测量，且仅需不到 200µs 的时间就能完成。该监测器在同一封装类型中提供不同的通道选项，同时提供引脚对引脚兼容性，并支持在任何平台上高度重复使用既有的软件和硬件。借助集成式前端滤波器，可以在电池输入通道上使用简单、低额定电压的差分 RC 滤波器来实施系统。集成式后 ADC 低通滤波器可以执行经过滤波、类似于直流电的电压测量，以便更好地计算荷电状态 (SOC)。此器件支持自主内部电芯均衡，并通过监测温度来自动暂停和恢复均衡，以免出现过热条件。

包含的隔离式双向菊花链端口支持通过电容器和变压器进行隔离，并允许使用最有效的元件实现能量存储系统 (ESS) 中常见的集中式或分布式架构。此器件还包含八个 GPIO 或辅助输入，可执行外部热敏电阻测量。

主机与 BQ79616 器件之间的通信可以通过器件的专用 UART 接口 或者通信桥接器件 BQ79600 进行连接。 此外，隔离的差分菊花链通信接口允许主机通过单个接口与整个电池组进行通信。在通信线路中断的情况下，菊花链通信接口可配置为环形架构，允许主机与堆栈两端的设备通信。

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BQ79616特性

±1.5-mV ADC 精度

用于电压、温度诊断的内置冗余路径

可以在 128µs 内对所有电池通道执行高度精确的电池电压测量

集成式后 ADC 可配置数字低通滤波器

应用 • 混合动力和电动动力总成系统中的电池管理系统 (BMS) • 带有电池管理系统的储能电池组

汇流条连接和测量支持

主机控制的内置硬件复位功能，可模拟类似于 POR 的器件复位

支持内部电芯均衡

240mA 的均衡电流

内置均衡热管理，具有自动暂停和恢复控制功能

隔离式差分菊花链通信，采用可选的环形架构

通过通信线路传输的嵌入式故障信号和检测信号

UART/SPI 主机接口/通信桥接器件 BQ79600

内置 SPI 控制器

BQ79616应用

混合动力和电动动力总成系统中的电池管理系统 (BMS)

带有电池管理系统的储能电池组

BQ79616引脚配置和功能

BQ79616功能方框图

BQ79616 器件是一款可测量电芯电压和温度的可堆叠电池监测器。该器件支持 6 至 16 节串联（6S 至 16S）电池 电芯。该器件允许使用电芯检测输入通道或专用汇流条通道进行多达三个汇流条连接和测量，从而最大限度地提 高期间的灵活性，以支持各种电池模块尺寸。

多个器件可以通过菊花链方式连接在一起。每个器件都有一对高侧（北侧）和低侧（南侧）垂直差分通信端口， 只需要一根双绞线电缆。该器件支持仅电容、电容和扼流圈或变压器隔离。每个菊花链器件上的通信都会重新计 时，从而确保长距离通信的完整性。该设计支持可选的环形连接，可在电缆发生故障时改变菊花链通信方向。每 个器件都包含一个通过 GPIO 配置的 SPI 控制器。

菊花链器件中的 ADC 可配置为对齐电芯电压测量的开始，并且可在 128μs 内测量所有电芯电压。每个电芯检测 通道都包含一个后 ADC 数字低通滤波器 (LPF)，用于降噪，并提供移动平均测量结果。该器件具有八个 GPIO， 所有这些 GPIO 均可配置用于 NTC 热敏电阻连接或用作通用 I/O。全部八个 GPIO 均可在 1.6ms 内进行测量。

该器件通过用于每个电芯的内部电芯均衡 MOSFET (CBFET) 支持被动均衡。均衡功能自主运行，无需微控制器 (MCU) 交互。BQ79616 包含一个选项，用于根据外部热敏电阻检测到的可编程阈值或在内核温度过高（高于 105°C）时暂停均衡，然后再恢复均衡。均衡开始后，器件会跟踪每个电芯的均衡时间。MCU 可以随时读取剩余 的均衡时间。

该器件包含一个硬件 OVUV 比较器和一个具有用户可配置阈值的 OTUT 比较器。这些比较器可用作独立于 ADC 测量的电芯过压和欠压以及热敏电阻过热和欠温检测的二级保护器。

该器件提供了将故障状态信息嵌入到通信帧中的选项。当菊花链中的器件检测到故障情况时，该信息将被嵌入并 沿着通信响应帧传输到基底器件，该基底器件可以配置为触发 NFAULT 引脚作为系统的中断信号。这提供了一种 减少通信开销的方法，无需添加额外的双绞线电缆和隔离，从而实现更快的故障检测。

该器件具有 SLEEP 和 SHUTDOWN 模式，用于降低功耗。所有功能都可以在 ACTIVE 模式下正常运行，，均衡 以及 OVUV 和 OTUT 硬件比较器也可以在 SLEEP 模式下正常运行。处于 SHUTDOWN 模式时，所有有效功能 均关闭。提供了硬件复位功能，可以由主机 MCU 激活该功能。硬件复位为器件提供类似 POR 的事件，而无需实 际移除电池。这为提高整体系统稳健性提供了一种可靠、低成本且可恢复的方式。