在汽車行業發展中，不斷增加的電力負荷給電池帶來了巨大的挑戰。超過半數因為電力系統導致的汽車故障都可以向上追溯到鉛酸電池，如果了解電池狀態，這些故障是可以避免的。另外，諸如起停系統或智能交流發電機控制等微型混合動力汽車的新功能也要求確切地了解電池狀態。
電池管理系統(BMS)可通過快速、可靠地監測啟動能力中的充電狀態(SoC)、健康狀態(SoH)和功能狀態(SoF)，提供必要的信 息。因此，BMS可以最大限度地降低因為電池意外故障而導致的汽車故障次數，從而實現最長電池使用時間和最大電池能效，并可以支持二氧化碳減排功能。 BMS的主要元件是智能電池傳感器(IBS)，它可以測量電池端電壓、電流和溫度，并計算出電池的狀態。
本文將介紹如何實施使用最先進的算法來計算SoC、SoH和SoF的BMS，以及如何在飛思卡爾的鉛酸電池IBS中高效地實施上述功能。
1) 簡介
過去，汽車電池的充電級別一直是一項無法了解的因素，在許多情況下會導致汽車故障。根據汽車使用壽命的不同，與電池有關的故障率可能攀升至10000 ppm [1]。
對汽車電池來說另一個已經存在的非常嚴峻的挑戰來自不斷增長的電力與功耗需求，同時還需要降低二氧化碳排放。
因為電子系統在汽車創新領域里起著非常重要的作用，所以隨著汽車在舒適性功能、安全相關功能電子化、混合動力汽車、駕駛輔助和信息娛樂方面的發展，對電力供應的需求也越來越高。
在另一方面，越來越多的法規出臺呼吁減少二氧化碳排放和燃油消耗。
為了應對上述限制要求，需要采用高級電力管理系統，來確保在各種工作場景中電池都能為引擎啟動提供足夠的電力。
2) 電力管理系統
通常，支持啟動-停止系統所用的典型供電網絡包括一個車身控制模塊(BCM)、一個電池管理系統(BMS)、一個發電機和一個DC/DC轉換器(請參見圖1)。
BMS通過專用的負載管理算法為BCM提供電池狀態信息，通過控制發電機和DC/DC轉換器穩固和管理供電網絡。DC/DC轉換器為汽車內部的各個電氣元件供電。
圖1：典型啟動-停止系統中使用的供電網絡示例
通常，鉛酸電池的BMS直接安裝在電池夾的智能連接器中。連接器包括一個低阻值分流電阻(通常在100uOhm范圍內)和一個帶有高度集成設備的小型PCB，該集成設備具有準確的測量和處理功能，稱之為智能電池傳感器(IBS，參見圖2)。IBS即便在最惡劣的條件下也能以高解析度和精確度測量電池電壓、電流和溫度，并能夠在電池的整個使用壽命中準確地預測電池的充電狀態(SoC)、健康狀態(SoH)和功能狀態(SoF)。這些參數定期 或根據要求通過一個獲得汽車行業認證的車載網絡傳送至BCM。
圖2：鉛酸電池的典型智能電池傳感器
除上述功能和參數功能外，對IBS提出的其他主要要求包括低功耗、能夠在惡劣的汽車行駛環境中(即EMC和ESD)工作、進行汽車OEM廠商驗收的車載通信接口一致性測試(即，LIN)、滿足汽車等級測試限制(針對被測參數的六西格瑪限制)，另外還需符合AEC-Q100標準要求。
飛思卡爾宣布推出一款完全集成的LIN電池監控設備，它基于Freescale S12 MCU技術[2]，能夠滿足上述所有參數要求。該設備包括三個獨立的測量通道：通過外部分流電阻測量電流;通過直接安裝在電池負極的串聯電阻測量電池電壓;通過集成傳感器測量溫度。采用一個集成LIN 2.1接口直接將傳感器連接至LIN總線，無需其他部件。飛思卡爾IBS完全符合汽車行業的AEC-Q100標準要求。
在下面幾章里，我們將為您介紹使用飛思卡爾IBS的BMS的實施方案，以及如何通過使用IBS的硬件特性和定點算法來實現BMS的高效運行。
