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bATTERIEN | aKKUS | lADESYStEME 18 Elektronik automotive 01-02 2021 Die Eigendiagnose des ICs erkennt Überstrom bezogen auf den Ausgleichsstrom beim Balancing Zellüberund Unterspannung sowie einen Bruch der Verbindungen Open Load zwischen den Batteriezellen und den Messeingängen des TLE9012AQU Geringe Eigenerwärmung durch automatische Anpassung Die Temperatur innerhalb der Batterie ist eine entscheidende Größe für deren Lebensdauer die Sicherheit und für die Berechnungen ihres mathematischen Modells Der TLE9012AQU ermöglicht Temperaturmessungen mit bis zu fünf NTC-Sensoren Die AD-Wandlung führt der Sigma-Delta-ADC durch der auch für die Wandlung der Blockspannung zuständig ist Die Messungen erfolgen zyklisch ohne externe Anforderung Auslösung über den Bus Diese Eigeninitiative spart Bandbreite auf dem Kommunikationsbus Der TLE9012AQU passt den Messstrom automatisch an den Widerstandswert der NTCs an Durch dieses Autoranging entsteht ein Minimum an Eigenerwärmung an den Temperatursensoren Sichere Kommunikation dank CRC Die Kommunikation zwischen CSCs mit unterschiedlichen Bezugspotenzialen oder einem übergeordneten Mikrocontroller auf BMU-Ebene Host-Communication basiert auf differenziellen Signalpegeln von Infineons iso UARTs Die Datenübertragungsrate beträgt 2 Mbit s Für die sichere Kommunikation werden alle Nachrichtenrahmen mit einem 8-bit-Cyclic-Redundancy-Check CRC zur Verifikation der übertragenen Daten abgeschlossen Für die galvanische Trennung zwischen den iso UARTs eignen sich wahlweise Kondensatoren oder Übertrager Diesen empfiehlt Infineon auch zur Trennung von BMUund CSC-Stapel Als Leitungstreiber für die UARTs in der BMU sieht der Hersteller den iso UART Transceiver TLE9015QU vor Die einzelnen TLE9012AQU können in einer Kettenoder Ring-Topologie verschaltet werden Die Datendurchlaufzeit durch einen IC in der Kette beträgt dabei weniger als 100 ns Die Ring-Topologie bietet Fail-OperationalBetrieb bei einer Unterbrechung im Ring Die Kommunikation von bis zu 20 Slaves in der Kette im Ring ist von Infineon getestet und wird gewährleistet Die Ausbaustufe mit 20 Slaves reicht für nominale Bordnetzspannungen von 800 V Das Kommunikationsprotokoll selbst unterstützt die Adressierung von bis zu 62 Stück der Bausteine in einer Reihe Die Kommunikation zwischen einem Mikrocontroller und einem der Transceiver auf gleichem Bezugspotenzial ist per UART auch ohne galvanische Trennung möglich Die Kommunikationsrichtung ist Halbduplex über eine Leitung it-Sicherheit planen Weil der Zellstapel sowohl geladen als auch entladen werden kann muss die Strommessung bidirektional ausgelegt werden Bei Systemen mit mehreren hundert Volt werden zwar mehrere CSCs und damit mehrere TLE9012AQU benötigt aber wegen der Reihenschaltung der Zellen nur eine Stromsensorik Um Chipfläche und damit Kosten zu sparen ist deren Signalaufbereitung mit AD-Umsetzer normalerweise zentral ausgelagert und deshalb nicht im TLE9012AQU enthalten Die Komponente ist konform zu ISO 26262 und unterstützt Systeme bis ASIL C Das Safety-Konzept beinhaltet zwei unabhängige Spannungsreferenzen auf dem Chip und einen separaten ADC für die Messung der Blockspannung an einem IC Dazu kommen konfigurierbare Komparatoren welche die Unterund Überspannung an jeder Zelle erkennen Zusätzlich ist die Kommunikation über die seriellen Schnittstellen mit CRCs abgesichert Passende Evaluation Boards Die Zeit bis zur Marktreife ist gerade für innovationsgetriebene Unternehmen wie im E-Mobility-Segment eine elementare Komponente in der Projektplanung Um ihren Kunden Optionen zur Optimierung dieses Zeitraums zu präsentieren empfiehlt die Rutronik Automotive Business Unit unter andeBild 3 Das BMS Balancing-& Sensing Board TLE9012AQU_DTR_BMS2 Bild Infineon Bild 4 Das Interface-Board TLE9015QU_TRX_BRG Bild Infineon