Texas Instruments bq79631-Q1電池監視器與平衡器提供高精度測量，能夠測量來自高壓節點的分壓電壓。這些電壓節點包括電池接線盒 (BJB) 或電池切斷單元 (BDU) 系統中的 Pack+（HV電池正極）、Fuse、Charge（端口）、Link（負載）。可以使用集成式數字低通濾波器測量關鍵電壓。該器件具有高度精確的集成電流檢測 ADC，能夠測量低側分流電阻器中的電流。該器件能使用內部ADC測量絕緣電阻，并能控制此測量所需的任何開關方案。有八個GPIO/輔助輸入可用于熱敏電阻測量、驅動繼電器、測量電壓以及用作外圍SPI器件的主SPI接口。隔離式雙向菊花鏈端口支持基于電容器或變壓器的隔離。該器件還支持通過UART進行通信。

數據手冊；*附件：Texas Instruments bq79631-Q1電池監控器和平衡器數據手冊.pdf

主機與Texas Instruments BQ79631-Q1之間的通信可以通過器件的專用UART接口或者通信橋接器件BQ79600-Q1進行連接。此外，隔離式差分菊花鏈通信接口允許主機通過單個接口與其他UIR監視器甚至電芯監視器進行通信。可以將菊花鏈通信接口配置為環形架構，以使主機在通信線路中斷時能夠與堆疊任一端的器件進行通信。

特性

• 符合汽車應用標準
• 符合AEC-Q100認證，具有以下結果：
  • 器件溫度1級（-40°C至125°C環境工作溫度范圍）
  • 器件人體模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 分類等級2
  • 器件充電器件模型 (CDM) ESD分類等級C4B
• 符合功能安全標準
  • 開發用于功能安全應用
  • 文檔，協助ISO 26262系統設計
  • 系統能力高達ASIL D
  • 硬件可滿足ASIL D要求
• 帶集成濾波的差分電壓測量
  • Pack+、Fuse、Link±、Charge±測量
  • 隔離電阻電壓測量
• 集成式精密電流測量
  • 支持低側分流電阻器
• 絕緣電阻監控功能
• 八個GPIO輸入可用作IO、SPI、ADC和溫度檢測
• 隔離式差分菊花鏈通信，采用可選的環形架構
  • 通過消除安全MCU、CAN收發器和多線接口簡化BJB/BDU系統
• 主機接口：UART
• 同步電流和電壓測量
• 可與其他電芯和UI監視器堆疊和同步，如16S (bq79616-Q1、bq79656-Q1)、14S (bq79614-Q1、bq79654-Q1)、12S (bq79612-Q1、bq79652-Q1)以及bq79631
• 內置SPI主器件

簡化系統圖

BQ79631-Q1電池監控器與平衡器技術解析與應用

產品概述

Texas Instruments的BQ79631-Q1是一款專為電動汽車(EV)和電池管理系統(BMS)高壓汽車應用設計的電池監控器和平衡器芯片。該器件集成了電壓、電流和絕緣電阻監測功能，是一款符合ASIL D功能安全等級的高精度解決方案。

作為AEC-Q100 Grade 1認證產品，BQ79631-Q1可在-40°C至+125°C的環境溫度范圍內工作，滿足嚴苛的汽車應用要求。其系統化能力可達ASIL D級別，硬件能力同樣支持ASIL D，并提供完整的ISO 26262系統設計文檔支持。

關鍵特性與技術優勢

高精度測量能力

• ?差分電壓測量?：集成數字低通濾波器，可測量Pack+、Fuse、Link±、Charge±等高壓節點的分壓
• ?電流測量?：支持低側分流電阻的精密電流測量
• ?絕緣監測?：內置ADC可測量絕緣電阻并控制所需的任何切換方案
• ?8個GPIO?：可用作IO、SPI、ADC和溫度傳感

通信架構

• ?隔離差分菊花鏈通信?：支持可選環形架構，簡化BJB/BDU系統
• ?UART主機接口?：提供靈活的主機連接選項
• ?內置SPI主站?：可連接外圍SPI設備

同步與集成

• ?同步測量?：電流和電壓測量可同步進行
• ?堆疊兼容?：可與TI的16S、14S、12S電池監控器及其他UI監控器同步工作

應用領域

BQ79631-Q1主要面向以下應用場景：

• 純電動汽車
• 插電式混合動力汽車
• 混合動力汽車
• 電池接線盒(BJB)系統
• 電池斷開單元(BDU)系統

技術細節分析

電氣特性

• 工作電壓范圍：9V至15V
• 電流消耗：
  • 關機模式：16μA(典型值)
  • 睡眠模式：120μA(典型值，-20°C至65°C)
  • 活動模式：10.4mA(典型值)
• ADC性能：
  • 主ADC有效位數：16位
  • 輔助ADC有效位數：14位
  • 輸入電壓測量分辨率：190.73μV/LSB

保護功能

• 過壓保護(OV)：
  • 檢測范圍：2700mV至4500mV(步進25mV)
  • 比較器精度：±24mV(-20°C至65°C)
• 欠壓保護(UV)：
  • 檢測范圍：1200mV至3100mV(步進50mV)
  • 比較器精度：±35mV(-20°C至65°C)
• 熱保護：
  • 熱關斷閾值：137°C(典型值)
  • 熱警告閾值：85°C(典型值)

系統設計與實現

BQ79631-Q1采用64引腳HTQFP封裝(10mm x 10mm)，其簡化系統框圖展示了在BJB/BDU系統中的典型應用。器件支持變壓器或電容隔離的菊花鏈通信，在通信線路中斷時可配置為環形架構，確保系統可靠性。

在實際應用中，工程師應注意：

1. 電源設計：需遵循建議的電源序列和去耦方案
2. PCB布局：需考慮模擬和數字部分的隔離
3. 熱管理：確保器件工作在推薦溫度范圍內
4. 功能安全：充分利用TI提供的安全文檔進行系統設計