Comment les développeurs de véhicules électriques prennent de l'avance dans la gestion des systèmes de batterie haute tension

Les ventes mondiales de véhicules électriques continuent de croître, avec un total de 10,5 millions de nouveaux véhicules électriques à batterie (BEV) et hybrides rechargeables (PHEV) livrés en 2022, soit une augmentation de 55 % par rapport à 2021. Les constructeurs automobiles investissent massivement pour optimiser les technologies, avec des avancées principalement dues aux améliorations de la chimie des batteries et des performances du système de gestion des batteries (BMS), permettant ainsi à l'autonomie moyenne des batteries d'être désormais triplement supérieure à ce qu'elle était il y a dix ans. Ces investissements technologiques ont également renforcé la confiance des consommateurs dans l'achat de BEV avec des autonomies annoncées de 300 miles et plus.   Bien que la plupart des BEV actuellement sur les routes fonctionnent sur 400 V, on observe une transition progressive vers des architectures de batteries à 800 V. D'ici le milieu de la décennie, de plus en plus de constructeurs automobiles prévoient d'inclure des modèles 800 V dans leur offre. Utiliser une telle tension élevée permet à ces BEV de réduire considérablement les temps de charge, les rendant encore plus attrayants pour les acheteurs potentiels.   Bien que des architectures de systèmes de gestion de batteries haute tension (HVBMS) existent, il n’existe pas de modèle défini pour celles-ci – ce n'est pas comme autrefois, où le même moteur à combustion interne (ICE) pouvait, avec quelques ajustements mécaniques et électroniques, répondre aux besoins de transmission de divers modèles. Le marché évolue d'un modèle de véhicule renouvelé tous les 6-8 ans à des mises à jour ou améliorations plus fréquentes, similaires au marché des smartphones avec des cycles d'innovations annuels. Au cours de cette période de transition, les architectures sont très variables et il n'y a pas de standard établi. Le défi pour les OEM et les fournisseurs de rang 1 est d'introduire les dernières innovations en matière de semi-conducteurs sur le marché le plus rapidement possible. En effet, il ne s'agit pas seulement d'innovations en matière de semi-conducteurs ; la sécurité fonctionnelle de ces dispositifs nécessite une attention particulière et un effort de conception important.

Étant donné qu'il n'existe pas d'architecture HVBMS « universelle », tout design de référence doit être suffisamment flexible pour s'adapter à toutes les architectures à venir. Ils doivent répondre aux différentes tensions du système allant de 400 V à plus de 1000 V, ainsi qu'aux configurations hybrides 2 x 400 V à venir pour une charge commutable de 800 V et une conduite sous 400 V. Les architectes systèmes doivent évaluer comment configurer la communication interne du BMS entre l'unité de gestion de la batterie (BMU), qui est le cerveau du système, et l'unité de surveillance des cellules (CMU) ainsi que la sous-système de cartes PCB de la boîte de jonction de batterie (BJB). En tenant compte des architectures d'agrégation de fonctions de nouvelle génération, par exemple via un contrôleur de domaine de propulsion, le CAN FD représente une alternative intéressante aux bus en chaîne isolés à la pointe de la technologie, permettant ainsi de retirer le contrôleur du pack batterie.

Avec le développement de la conception de référence du système de gestion de batterie haute tension (HVBMS-RD), NXP met en avant son expertise au niveau des systèmes et sa maîtrise exceptionnelle de la sécurité fonctionnelle. Outre l'architecture matérielle évolutive et flexible, le HVBMS-RD est accompagné d'une vaste gamme de documentation de support permettant d'accélérer le temps de mise sur le marché et de réduire l'effort de développement ainsi que les risques associés. La solution combine tous les derniers composants BMS avec des pilotes logiciels de qualité de production et une documentation réutilisable sur la sécurité fonctionnelle, offrant des valeurs de mesure ASIL D auxquelles le logiciel de couche applicative du client peut faire confiance.