在ABB國際汽聯(lián)電動方程式錦標賽第五季(2018-2019年)中，出現(xiàn)了或許是首個用于全電動賽車的基本低壓(12V)系統(tǒng)—鋰離子電池管理系統(tǒng)(BMS)。在Formula E的前四個賽季中，12v系統(tǒng)電池中出現(xiàn)了唯一與安全相關(guān)的電池問題。這種鋰離子電池管理系統(tǒng)的發(fā)展顯得尤其引人注目，因為電動汽車的大部分焦點依舊還集中在為車輛電動驅(qū)動電機供能的大型高壓電池組上。

盡管如此，其他基本的安全系統(tǒng)和操作系統(tǒng)卻可以選擇性地由低壓電池供電。這些系統(tǒng)包括制動器，轉(zhuǎn)向，傳感器，通信和其他關(guān)鍵電子設備。在沒有預定進站的比賽中，系統(tǒng)可靠性是一項競爭優(yōu)勢。

瑞薩低壓鋰離子BMS如何為馬恒達車隊帶來優(yōu)勢

低壓電池不僅提供了電動汽車啟動所需的功率，也為輔助功能提供了大功率服務（主電池組的DC/DC轉(zhuǎn)換器無法為輔助功能供電）。此外，在主電池，電池線或DC/DC轉(zhuǎn)換器故障的情況下，低壓電池能提供應急功能和備用系統(tǒng)。在瑞薩與馬恒達車隊建立合作關(guān)系之前，其他Formula E賽車系統(tǒng)基本都不可能像BMS一樣，為這些鋰離子低壓電池實現(xiàn)至關(guān)重要的安全功能。

低重量，最小內(nèi)阻和高功率密度使得鋰離子電池對于高性能電動汽車很有吸引力，對于這類汽車來講，鋰離子電池的這些特性都缺一不可。雖然對于大多數(shù)汽車中常用的鉛酸蓄電池類型來說，BMS是沒有必要的，但對于鋰離子電池而言，BMS對于維持鋰離子電池的健康至關(guān)重要。它還能確保電池不會以可能導致熱失控的方式發(fā)生故障。

2017年11月，瑞薩和ABB國際汽聯(lián)電動方程式錦標賽的十個創(chuàng)始團隊之一 —— 馬恒達車隊，一致認為這是瑞薩可以帶來高可靠性、汽車級半導體解決方案和電動汽車工程專業(yè)知識的關(guān)鍵領(lǐng)域。通過此次合作，瑞薩設計并開發(fā)了BMS模塊，包括汽車級BMS組件，外殼和鋰離子電池。此外，創(chuàng)新的低壓BMS模塊還為其高功率處理器RH850/E2x微控制器（MCU）提供了足夠的額外處理帶寬，以支持未來的低壓電池系統(tǒng)創(chuàng)新。

與非管理型低壓鋰離子電池系統(tǒng)相比，瑞薩Formula E BMS模塊提供了顯著的安全性改進，同時提高了低壓系統(tǒng)的整體效率和可靠性。雖然效率和安全性很重要，但為Formula E 賽車設計BMS需要考慮的還有更多。例如，汽車應用中電子元件所面臨的振動，沖擊甚至g力問題遠遠超過大多數(shù)商業(yè)級甚至工業(yè)級元件的設計實踐能力。瑞薩的挑戰(zhàn)是設計半導體的完整模塊，以解決整體模塊與馬恒達車隊汽車的整合問題。

瑞薩在開發(fā)BMS時采用的模塊級方法，需要定制設計電路原理圖、PCB、硬件組件、軟件以及對每個組件和整個模塊進行嚴格測試。盡管大部分設計工作都是在瑞薩內(nèi)部完成的，但Voxdale設計了外殼，A123提供了鋰離子電池。低壓BMS模塊的基本要素包括瑞薩RH850/E2x汽車MCU，ISL鋰離子BMS IC和RH850/E2x演示板。每個組件都提供著不可或缺的功能，從而提高BMS的效率和性能。

RH850/E2x汽車MCU帶有嵌入式閃存400MHz鎖步雙核以及FPU裝置，支持功能安全。RH850/E2x還集成了A/D轉(zhuǎn)換器和多種通信接口，包括汽車行業(yè)標準CAN總線，CAN FD（5），以太網(wǎng)和其他串行通信通道。此外，由于RH850/E2x來自為內(nèi)燃機設計的一系列MCU，因此它具有令人難以置信的堅固性，并具有一系列令人印象深刻的集成外設，包括車載電壓監(jiān)控，溫度傳感和單獨的安全核心。

瑞薩RH850系列開發(fā)環(huán)境包括RH850/E2x演示板，這對于Formula E低壓BMS模塊的設計和軟件開發(fā)至關(guān)重要。演示板和開發(fā)環(huán)境使開發(fā)速度更快、效率更高。在Formula E賽事中，BMS模塊可以從更多的開發(fā)工作中受益，從而提高可靠性，實現(xiàn)更好的性能。

盡管瑞薩已經(jīng)制造了許多組件來開發(fā)低電壓BMS，但為了使Formula E系統(tǒng)的性能更加完善，瑞薩和馬恒達之間的大量工程上的努力和合作也是必要的。此次合作需要瑞薩工程團隊與馬恒達車隊的主要工程師之間進行定期溝通。瑞薩的工程師也同時加入了馬恒達車隊，以優(yōu)化新的BMS集成。幸運的是，在戰(zhàn)略性地招聘了來自一級和原始設備制造商的工程師之后，瑞薩準備與電動汽車和自動駕駛汽車行業(yè)的頂尖工程人才建立合作伙伴關(guān)系。

瑞薩的低壓鋰離子BMS和汽車處理器將使電動汽車行業(yè)受益

除了給馬恒達車隊的賽車帶來的好處之外，在電動賽車中集成創(chuàng)新的BMS解決方案也可以為更廣泛的電動車市場帶來進步。作為試驗場，F(xiàn)ormula E能夠使瑞薩的工程師獲得有價值的洞察力和開發(fā)電動汽車巔峰電子產(chǎn)品的經(jīng)驗。瑞薩低壓BMS技術(shù)的增強性能和功能最終可以為電動汽車帶來一系列的設計，開發(fā)甚至是商業(yè)改進。

瑞薩RH850/E2x汽車MCU系列提供的處理能力遠遠超出了BMS的基本要求。因此，也有足夠的處理能力在車輛運行時實現(xiàn)電動車輛系統(tǒng)的車載測試和評估。該MCU還具有多個高精度嵌入式外設，可以更深入地了解電動汽車的運行情況。

另外，瑞薩Formula E低壓BMS的另一個主要組件BMS IC，可提供出色的電壓精度。電壓精度更高，電池單元就可以更好地平衡，每個電池可以充電和放電，達到更高的精度。這種水準的精確度可以延長鋰離子電池的使用壽命，更好地避免危險的電池狀況。

對于消費類電動汽車而言，使用高級汽車MCU和BMS可以提供直接的優(yōu)勢。內(nèi)燃機的嚴格性能要求已經(jīng)為電子產(chǎn)品提供了極其可靠的汽車標準。符合這些標準的MCU，例如RH850/E2x系列，可為電動汽車提供強大的處理能力。這與MCU保證能夠在車輛使用壽命期間處理電動車輛操作的嚴格性進行了結(jié)合。

更多的是，F(xiàn)ormula E電動賽車中使用的瑞薩MCU及BMS IC的集成水平和豐富的嵌入式功能，可以進一步降低日益復雜的電動汽車電子產(chǎn)品的材料清單和設計復雜性。這可能會直接影響這些電動汽車的成本和制造商的上市時間。