EV開発者が高電圧バッテリー管理システムで先を行く方法

世界的な電気自動車の販売は増加を続けており、2022年には合計1050万台の新しい バッテリー電気自動車（BEV）およびプラグインハイブリッド（PHEV）が納入され、2021年比で55%の増加となりました。自動車メーカーは技術を最適化するために大規模な投資を行っており、そのほとんどはバッテリー化学およびバッテリーマネジメントシステム（BMS）の性能改善によるものです。その結果、平均バッテリー航続距離は、 10年前の3倍 となっています。この技術的投資は、 300マイル以上の航続距離 が示されるBEVの購入に対する消費者信頼を高めています。   現在道路上で走っているBEVのほとんどは400 Vで動作しているものの、800 Vバッテリーアーキテクチャへのゆるやかな移行が進んでいます。この十年の中頃までには、ますます多くの自動車メーカーがラインアップに800 Vモデルを導入することが予測されています。このような高電圧で動作することで、これらのBEVは充電時間が大幅に短縮され、潜在的購入者への魅力がさらに高まります。   たとえ 高電圧バッテリーマネジメントシステム（HVBMS） のアーキテクチャが存在しても、それらのための設計青写真は存在しません。これは、昔の日々のように、数種類の機械的および電子的調整を加えて、同じ内燃機関（ICE）がさまざまなモデルのパワートレイン要求を満たすことができた時代とは異なります。市場は、6～8年ごとの新しい車両モデルから、スマートフォン市場の年間革新サイクルに似た、より頻繁で迅速な更新や改良へと移行しています。この移行期間中にアーキテクチャは非常に変動し、標準的な方法は存在していません。OEMおよびTier 1企業の課題は、最新の半導体革新をできる限り迅速に市場に導入することです。実際、必要なのは半導体革新だけではありません。これらのデバイスの機能安全には多くの注意と設計努力が必要です。

「万能のHVBMSアーキテクチャ」というものは存在しないため、あらゆる参照設計は今後可能性のあるすべてのアーキテクチャに適応可能な柔軟性を持つ必要があります。それらは、システム電圧が400 Vから1000+ Vまで、さらに今後登場するスイッチ可能な800 V充電と400 V駆動のためのハイブリッド2 x 400 V構成に対応する必要があります。システムアーキテクトは、バッテリー管理ユニット (BMU)、つまりシステムの中心である脳とセルモニタリングユニット (CMU)、およびバッテリージャンクションボックス (BJB) サブシステムPCB間のBMS内部通信をどのように設定するかを評価する必要があります。プロパルションドメインコントローラーを介した次世代の機能集約アーキテクチャを考慮すると、CAN FDは従来の絶縁型デイジーチェーンバスに代わる興味深い選択肢を提供し、コントローラーをバッテリーパックから取り外すことを可能にします。

高電圧バッテリ管理システムリファレンスデザイン（HVBMS-RD）の開発により、NXPはシステムレベルの知識と卓越した機能安全の専門性を示しています。スケーラブルで柔軟なハードウェアアーキテクチャに加え、HVBMS-RDには幅広いサポートドキュメントが付属しており、市場投入までの時間を短縮し、開発作業とそれに伴うリスクを軽減します。このソリューションは、すべての最新のBMSシリコンに加え、量産対応ソフトウェアデバイスドライバーおよび再利用可能な機能安全ドキュメントを組み合わせることで、顧客のアプリケーション層ソフトウェアが信頼できるASIL D測定値を提供します。