英飞凌(Infineon)BMS(电池管理系统)解决方案 高精度模拟前端(AFE)、微控制器(MCU)、隔离通信、功率MOSFET和驱动IC

发布于:2025-07-05 阅读:45

英飞凌(Infineon)BMS(电池管理系统)解决方案

1. 概述

电池管理系统(BMS)是电动汽车(EV)、储能系统(ESS)和工业电池组的关键组成部分,负责监控电池状态、保护电池安全、优化电池性能并延长电池寿命。英飞凌提供完整的BMS解决方案,包括高精度模拟前端(AFE)、微控制器(MCU)、隔离通信、功率MOSFET和驱动IC等。

本文将详细介绍英飞凌BMS相关的主要芯片型号、系统框图、功能描述及应用方案,并以表格形式整理关键参数。

2. BMS系统架构

英飞凌的BMS解决方案通常采用分布式架构(主从式),包含以下核心模块:

模块功能英飞凌关键芯片
电池监控单元(CMU)单体电压、温度检测TLE9012A、TLE9015D
主控单元(BMU)数据处理、SOC/SOH计算AURIX™ TC3xx、PSoC™ 4
隔离通信数据交互(AFE↔MCU)ISO7740、TLI5048
功率开关充放电控制、预充电OptiMOS™ MOSFET(BSC系列)
电流检测高精度电流测量TLI4971、TLI4970
安全保护过压/欠压/过温保护TLE42754(LDO)

3. 英飞凌BMS关键芯片型号及功能

3.1 电池监控IC(AFE)

英飞凌的高精度模拟前端(AFE)用于监测电池单体电压、温度,并提供均衡控制。

型号通道数电压测量精度温度测量通信接口主要特点
TLE9012A12S±2mV支持NTCUART/SPI集成被动均衡,支持菊花链
TLE9015D15S±1mV支持NTCISO-UART高精度,支持主动均衡
TLE9015E15S±0.5mV支持NTCISO-UART超高精度,汽车级(AEC-Q100)

3.2 主控MCU(BMU)

英飞凌的AURIX™和PSoC™系列MCU用于BMS主控,执行SOC/SOH计算、故障诊断和通信管理。

型号内核主频存储安全等级适用场景
TC234TriCore™200MHz2MB FlashASIL-D高端电动汽车
TC275TriCore™300MHz4MB FlashASIL-D高性能BMS
PSoC 4ARM Cortex-M048MHz128KB FlashASIL-B低成本BMS

3.3 隔离通信

BMS需要高可靠性的隔离通信,英飞凌提供数字隔离器和隔离电源方案。

型号类型隔离电压通信速率特点
ISO7740数字隔离器5000Vrms100Mbps4通道,低功耗
TLI5048隔离SPI3750Vrms10MHz适用于AFE-MCU通信
TLF35584隔离电源3000Vrms-集成DC-DC,ASIL-D

3.4 功率开关与驱动

英飞凌的OptiMOS™ MOSFET和驱动IC用于电池充放电控制。

型号类型VDS (V)RDS(on) (mΩ)特点
BSC014N04LSN-MOSFET40V1.4低导通电阻,汽车级
BSC060N10NSN-MOSFET100V6.0高电流能力
2EDN7524栅极驱动--双通道,高速开关

3.5 电流检测

高精度电流检测是BMS的关键功能,英飞凌提供霍尔传感器和Shunt放大器方案。

型号类型测量范围精度接口
TLI4971霍尔效应±120A±0.5%SPI
TLI4970霍尔效应±50A±1%SPI
TLE4972霍尔效应±25A±2%模拟输出

4. 英飞凌BMS完整解决方案框图

+---------------------+
|      电池组         |
|  (Cell 1 ~ Cell N)  |
+----------+----------+
           |
           | 电压/温度检测
           v
+----------+----------+
|  电池监控IC (AFE)   |
|  (TLE9012A/9015D)  |
+----------+----------+
           |
           | 隔离通信 (ISO-UART/SPI)
           v
+----------+----------+
|    主控MCU (BMU)    |
|  (AURIX TC3xx/PSoC) |
+----------+----------+
           |
           | 控制信号
           v
+----------+----------+
|  功率开关 & 驱动    |
|  (OptiMOS/2EDN7524) |
+----------+----------+
           |
           | 电流检测
           v
+----------+----------+
|  电流传感器 (TLI4971)|
+---------------------+

5. 应用案例

5.1 电动汽车BMS

  • AFE:TLE9015D(15S,高精度)

  • MCU:AURIX TC275(ASIL-D)

  • 电流检测:TLI4971(±120A)

  • 隔离通信:TLI5048(SPI隔离)

5.2 储能系统(ESS)BMS

  • AFE:TLE9012A(12S,低成本)

  • MCU:PSoC 4(低功耗)

  • MOSFET:BSC060N10NS(100V/60A)


6. 总结

英飞凌提供完整的BMS芯片组,涵盖AFE、MCU、隔离通信、功率开关和电流检测,适用于电动汽车、储能系统和工业电池管理。其方案具有高精度、高可靠性和ASIL-D功能安全等级,满足汽车和工业市场的严苛需求。

如需更详细的技术资料,可访问英飞凌官网或联系代理商获取评估板(EVAL-KIT)和参考设计。

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