BMS系统ESD可行性防护方案

图1，BMS电器架构。晶焱

随着人们环保意识的加强，各国也越来越重视新能源汽车的发展，而新能源汽车也成为了未来汽车发展的趋势。而作为新能源汽车三大核心部件之一的电池管理系统BMS，其负责电池组日常安全管理，保证动力电池系统安全稳定运行。所以对驾驶者和乘客的安全性尤为重要。

电池管理系统原理

电池管理系统(BMS)，即Battery Management System，通过检测动力电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态。如下图1，为BMS电器架构，每个功能模块间通讯由CAN汇流排来实现。而CAN作为每个模块之间的连接埠，其通讯线长度短则几十厘米，长则十几米。而对于整个BMS系统，由于其复杂的电子及电池系统，在汽车启动及运行中都极易引起ESD等脉冲的干扰，这些干扰皆可能对信号线或电源造成影响。其后果轻则可能造成操作汽车的回应延迟，重则可能令操作中断或失效，造成车祸事故。所以BMS系统的ESD防护尤其重要。

可行性ESD防护方案

晶焱科技多年来一直致力于研发ESD防护技术，拥有先进的ESD防护设计技术。在通讯线CAN信号防护上，我司拥有通过AEC-Q101认证成熟的车规级TVS，常用型号AZ9424-02S为SOT23-3L封装，可同时防护CAN_H/L两条信号线。而针对2016发布的ISO11898-2标准的高速CAN FD功能，为满足保证其5M/bps通信速率的信号完整性，我司专门开发出AZ9427-02S型号，其寄生电容低至3.6pF。

另外，两个TVS均拥有极低的ESD钳制电压，使得ESD的能量能钳制在更低的电压以防止系统内部电路或IC受到干扰而失效，此钳制电压是判断保护元件对于系统电路保护效能最重要的参数。如下图2，是使用专业TLP设备分别量测以上两个型号的ESD电流对电压的IV曲线图。在IEC 61000-4-2标准8kV(对应TLP电流16A)ESD冲击下，TVS分别可以坩制在31V和39V的极低水准。

另外耦合电瞬态发射抗扰度试验是参照GB/T 21437.3-2012方法进行，其中快a和快b是参照GB/T 21437.2-2008的3a与3b脉冲标准，其试验时间长达1小时。对此晶焱科技提供AZ9424-02S除了高效的ESD防护能力外，同时具有特定电瞬态传导抗打击能力。AZ9424-02S在协力厂商实验室的ISO 7637单体实验结果，在DCC (Direct Capacitive Coupling，直接电容耦合)模式下可通过Fast Pulse 3a&3b达±200V，且此规格为GB/T 38661的最高建议标准。