EVERSPIN公司MRAM芯片电动汽车电池管理系统的应用

在国家对电动汽车的积极鼓励及补贴扶持，电动汽车包括混动和纯电动在国内增长的速度是以每年50%的速度再增长，而作为电动汽车的核心组件的电池以及电池管理系统，市场需求也是日渐增长，以下是就电池管理系统对存储器的需求进行分析
 
电池充放电状态的预测和计算（即SOC）、单体电池的均衡管理，以及电池健康状态日志记录与诊断是电池管理系统（Battery Management System, 即BMS）主要实现三大核心功能
 
功能框图如下：

 
电池荷电状态的预测和计算（即SOC）是整个电池管理系统中最核心的功能，只有在有了精确的电池充电/放电状态的预测/计算，电池管理系统才能进行有效均衡管理，所以对SOC精准度要求极高。
在整个电池管理系统中，电池荷电状态的预测和计算（即SOC）是其最重要的功能，因为有了精确的电池充电/放电状态的预测/计算，才能进行有效均衡管理。因此对SOC精准度的要求是越高越好。
 
通过采集电池的电压、电流参数，还需要提供诸如阻抗、温度、环境温度、充放电时间等多种参数来提高SOC的精准度，电池固有参数是可以通过数学建模的方式，建立软件模型，而电池动态参数需要通过数据采集卡对其实时的采集数据，并实时地将采集到的数据传输到MCU单元存储，再由MCU对提取的数据进行算法计算，从而算出精准的电池荷电状态。
 
为了实现SOC功能的更高性能，需要将不同电池的模型存入存储器，而该存储器需要具备低功耗，快速读写，接口建档及数据保持时间高达20年以上的要求，SOC功能需要采集卡不停地实时将采集的电池电压/电流数据存入存储器，假如一个MCU单元，对接10路单体电池的采集数据，采集数据卡一般会采用1MB的isoSPI总线进行通信，即对于MCU单元的存储器，接口速率要求高且几乎每秒中都要进行一次数据写操作；而电池的寿命要求至少是10年，假如一台车运行时间是8小时，那么MCU单元的存储器的数据写操作在电池包生命周期内的写次数为1亿5百万次。
 
由此可以看出，BMS对SOC功能的要求性非常关键，因此对存储器的性能及可靠性也是很严苛，必须是非易失性的存储器，擦写次数至少要超过1.1亿次，接口速率大于8MHz，低功耗且数据能够可靠保存20年的时间，需要符合AECQ-100，未来需要通过功能安全认证，至少具有ASILB等级。
  
目前主流的非易失性的存储器有EEPROM、 Flash 以及MRAM。EEPROM 的接口有SPI接口，速率可以做到10Mhz，但是每次写都有一个5ms写等待时间，擦写次数是1百万次，功耗中等，有车规级器件，但是目前未做功能安全认证，数据保持能力也可以做到20年。
 
Flash的读写速度较慢，每次写操作都必须进行擦写，因此完成一次写操作至少需要几百毫秒的时间，擦写次数也只能支持10万次，远远低于1.1亿次的要求，数据保持能力在10年到20年之间。
 
MRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种非易失性(Non-Volatile)的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力，以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入。

MRAM 是通过磁性作为存储介质，其具有高可靠性，数据保持时间为100年，完全随机不需要写等待的高读写效率，SPI接口速率最高可以支持到50Mhz或108MHz QSPI，并且具有非常低的功耗；擦写次数可以高达100亿次。
 
 
MRAM作为一款独特的非易失性存储器，无论在写入速度、耐久性还是在功耗与可靠性方面，都是目前实现高可靠性BMS系统的最佳存储器选择。
 
EverSpin作为全球领先的MRAM核心供应商，提供非常齐全的磁性随机存储器MRAM产品，容量由256Kb到256Mb，接口为Serial/Parellel/Quad Serial/DDR3/DDR4接口，具有几乎无限次的读写次数（100亿次读写周期），QSPI接口速率高达108Mhz，不需要写等待时间，工作电流低至0.6mA，是能够承受125度高温的汽车级芯片解决方案，并且符合ASIL-B。

本文关键词: EverSpin

相关文章：功耗可达0.4uA，存储容量为4Mb的低功耗SRAM存储器VTI504NL16

深圳市英尚微电子有限公司是一家专业的静态随机记忆体产品及方案提供商，十年来专业致力代理分销存储芯片IC, SRAM、MRAM、pSRAM、 FLASH芯片、SDRAM（DDR1/DDR2/DDR3）等,为客人提供性价比更高的产品及方案。
英尚微电子中国区指定的授权代理：VTI、NETSOL、JSC济州半导体(EMLSI)、Everspin 、IPSILOG、LYONTEK、ISSI、CYPRESS、ISOCOME、PARAGON、SINOCHIP、UNIIC； 著名半导体品牌的专业分销商  如：RAMTROM、ETRON、FUJITSU、LYONTEK、WILLSEMI。