按照新能源汽車對電池管理系統的需求，BMS具備的功能包括SoC/SoH、故障診斷、均衡控制、熱管理和管理等(見圖1)。SoC即電池狀態，用于衡量電池剩余電量，對于判斷汽車可行駛里程十分重要。故障診斷用于判斷電池的當前狀態，及時正確識別電池的過壓、欠壓或過溫等異常情況有助于避免事故發生。均衡控制主要是消除單體電池之間的容量差異，達到一致性，延長電池使用壽命。
隨著軟硬件復雜性提高，來自系統失效和隨機硬件失效的風險日益增加，隨著汽車行業標準的發布，使得人們對功能安全有了深入的理解，對評估、避免這些風險提供了可靠的流程保證。電池管理BMS引入ISO26262標準，不僅是順應技術趨勢的發展需求，而且確實能為BMS帶來質的變化，從長遠來看，有利于行業健康發展。
BMS功能安全開發流程
ISO26262定義的功能安全標準涵蓋了產品的管理、開發、生產、經營、服務和報廢等階段，覆蓋了產品的整個生命周期，產品開發時主要關注的階段有概念、系統級開發、硬件開發和軟件開發等階段。
在功能安全概念階段要做系統危害分析(Hazard Analysis)和風險評估(Risk Assessment)，得出完整性等級ASIL(Autoive Safety Integrity Level)。ISO26262標準規定了A到D四個安全等級，其中D級為最高等級，相應的需求最為苛刻。一般而言，主流車廠認為BMS需要達到的安全等級至少是ASIL-C。在得出安全等級ASIL后，需要設立安全目標(Safety Goal)，并提出相應的安全需求(Safety Rirement)和(Safety Mechanism)，并在必要的時候做功能安全等級分解(見圖2)。
ISO26262給出了三個指標：單點故障指標SPFM、潛在故障指標LFM和隨機硬件失效指標PMHF，用于評估等級。
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恩智浦提供完整的電池管理系統解決方案，包括MCU、模擬前端電池控制器IC、隔離網絡高速和系統基礎芯片SBC等。借助恩智浦的BMS解決方案，用戶可輕易實現基于CAN網絡或菊花鏈的電池管理系統。恩智浦提供多種符合ISO26262標準的器件，主控單元MPC574xP安全等級達到ASIL-D，模擬前端電池控制器MC33771安全等級達到ASIL-C，SBC(System Basic Chip)系統基礎芯片FS45/65安全等級達到ASIL-D。采用這套方案可簡化軟，幫助用戶輕松實現系統安全等級達到ASIL-C/D。此外，恩智浦提供符合功能安全的參考設計，極大加速用戶開發符合ISO2626標準的BMS產品(見圖3)。
在圖3的方案中，主控單元采用的MPC574xP是一款基于PowerArchitecture、具有延遲鎖步核Lock Step核的高性能和高安全性MCU。SBC系統基礎芯片FS45/65不僅提供多種可配置的，而且提供監控和眾多安全機制，支持Fail-Safe安全保護模式，MCU搭配SBC系統基礎芯片可實現更高的安全等級。模擬前端MC33771負責電池數據的采集，一個MC33771最多可以接14節單體電池，多個MC33771可以級聯形成菊花鏈式通信。MC33664作為MCU和MC33771的傳輸物理層，負責將SPI信號和進行轉換。
恩智浦的BMS解決方案支持多種，包括集中式、分布式菊花鏈結構以及集中式、分布式CAN網絡結構。菊花鏈式網絡可顯著降低BoM成本，受制于通信距離限制，在目前的大巴車上，目前主要是基于CAN總線通信。恩智浦提供的BMS解決方案具有極大的靈活性，可以滿足不同用戶的需求(見圖4)。
鑒于目前國內市場基于ISO26262的開發還處于起步階段，部分車廠和供應商的功能安全開發經驗不足，導致開發符合IS026262標準的BMS難度較大，并且要一下子達到系統級ASIL-C/D，挑戰性巨大。針對這種情況，恩智浦提供一種折中的方案，推薦主控單元采用S32K14x系列MCU，結合外部的系統基礎芯片FS45/65等，可使系統安全等級達到ASIL-B。另外，單個S32K14x達到ASIL-B等級，通過軟硬件也能使系統達到更高的安全等級ASIL-C。
需要指出的是，在恩智浦，所有按照ISO26262標準開發的器件，都被囊括在恩智浦的SafeAssure計劃里。SafeAssure保證開發的產品符合ISO26262標準，并提供必要的支持，提供功能安全相關的文檔(如Safety Manual和FMEDA等)，Safety Manual詳細闡述了芯片所采用安全機制，并指導用戶如何使用芯片可以達到比較高的安全性等級。FMEDA展示了芯片失效模型、失效概率和診斷分析等，用戶可根據具體應用需求對FMEDA進行裁剪。
高性能、高安全性微控制器
恩智浦還提供高性能、高安全性的微控制器。
1.基于Power Architecture的MPC574xP
MPC574xP是MPC5743L的下一代產品。MPC5643L是第一個拿到第三方認證、符合ISO2626標準的MCU，MPC574xP基本繼承了MPC5643L的所有特性，并在工藝和性能上有一定提升(見圖5)。
MPC574xP具有延遲鎖步核Lock Step，可運行在200?MHz，兩個核執行同樣的代碼，輸出結果進行比較，如果發現不匹配，可以觸發系統的安全機制，通知用戶有異常發生，并作出相應處理。MPC574xP具有很多的安全特性，針對電源和時鐘的功能是否正常，內部有專門的監控電路。針對Flash 和RAM，有ECC保證讀寫數據的正確性。針對ADC，有BIST(Build in Self Test)自檢電路驗證ADC的邏輯。特別要提到的是MPC574xP具有FCCU單元，該單元收集所有其他模塊在運行過程中的異常事件，并提交給MCU內核做處理。
實際上，MPC574xP不僅僅可運用在BMS領域，任何對安全要求很嚴格的應用都可以采用MPC574xP，如新能源汽車、EPS(電子助力轉向系統)、制動、安全氣囊和應用等。
2.基于Power Architecture的MPC574xR
MPC574xR系列MCU與MPC574xP系列類似，安全等級滿足ISO26262 ASIL-D，不同的是除了MPC5743R(內部只有鎖步核)，MPC5745/6R提供了鎖步核的同時，還提供了另外一個獨立的內核，這個內核可單獨運行其他程序，該系列MCU提供了更高的性能。
3.基于AMR Cortex M4的S32K14x
S32K14x系列MCU提供極強的性價比，同時具有較高的安全等級，滿足ISO 26262 ASIL-B。該系列MCU最大運行頻率112 MHz，帶有SFPU，基于修改的Harvard架構，支持緊密耦合的RAM和4 KB I/D緩存，支持SHE規范的硬件安全引擎，內置48 MHz RC (IRC)器，支持CAN FD，利用FlexIO可仿真通信協議，如SPI、UART等。
