Epson 技術介紹
AN0026 ( Apr, 2022 )
文: 林志遠，任職於台灣愛普生科技股份有限公司 電子零件事業部。
車用電源管理系統(BMS)使用高精度
RTC 模組的優勢
Benefits of RTC Module in an Automotive Battery Management System
搭載傳統汽柴油內燃機傳統汽車產業，正經歷一個巨大變革的時期，因應新世代汽車產業，近日 造就了一個關鍵字「CASE」。
CASE 是四個英文單字首字縮詞的結合，分別代表連接(Connectivity)，自主(Autonomous)，共享 (Shared)和電動(Electric)。
它明確的詮釋了汽車製造商在日益數位化的世界以及運用電子能源為汽車產業訂定新的戰略方 向。正因電動汽車市場持續快速增長，可有望助於減少二氧化碳排放以及對抗全球暖化的問題。 在本文中，我們將會解釋在電動汽車的電池管理系統(BMS)中使用即時時鐘模組 (RTC Module) 所帶來的好處。
【電動車及電源管理系統(BMS)】
全球汽車產業正在從汽油車轉向電動汽車開發與生產。而為了遵守 2016 年所頒布的《巴黎協 定》，該協定旨在減少 2020 年後的溫室氣體排放量並持續實現此發展目標，世界各國政府的共同 目標是建立一個”無碳社會“，並”禁止銷售新的汽油動力汽車“，也因此促使相關汽車製造商紛紛發佈電動汽車發展的政策。
由於電動汽車擁有更多的電子零件以及更少的機械零件，然而這些零件需要與汽油動力汽車不同 的專業知識，許多 IT 公司和消費電子製造商均早已宣佈進入電動汽車產業，而在各領域廠商積 極投入的進程，也將可預期電動汽車市場在未來十年內將會帶來更為顯著的成長。 而另一方面，在目前電動汽車中使用的可充電式鋰離子電池，雖然這些電池非常節能，但如果管 理不當，它們也存在火災風險。因此，需要透過電源管理系統(BMS)妥善管理鋰離子電池的健康 情況，以降低電池使用的風險。
電源管理系統(BMS)主要是負責監控和管理鋰離子電池輸入/輸出電流、電壓以及溫度的系統。無 論電池在過度充電、放電或電池之間的電壓差異，都會導致電池故障並縮短生命週期。 即使在電動馬達(引擎)關閉時，電源管理系統(BMS)也必須持續並定期地的監控電池，而這是由電源管理系統(BMS)中的 RTC 時間計算和監控功能來達成的。
【RTC 功能應用】
一般來說，有三種應用方式來實現 RTC 功能:
(1) 使用 RTC 模組
(2) 使用 RTC IC 搭配石英晶體(Crystal)
(3) 使用 MCU 的內建 RTC 功能
(2) 使用 RTC IC 搭配石英晶體(Crystal)
(3) 使用 MCU 的內建 RTC 功能
上列所述相關即時時鐘相關設計應用方式，視應用所需規格需求和電路設計理念來決定。
在 Table-1 的(1)的 RTC 模組是指將 32.768kHz 低頻音叉型石英晶體(Tuning Fork Crystal)和 RTC IC 和電路，實裝在同一個封裝中的時脈元件產品。
與其他的 RTC 應用電路設計方式相比，其優點是精度更高、電流消耗更低、元件使用更少以 節省電路板空間，並且易於設計，且不需要進行電路評估，便可實現高信賴度振盪電路設計。
愛普生擁有豐富的 RTC 模組產品陣容，可滿足對於高精度、高溫、高濕、環境惡劣的工業應用，或是對應高品質管理、汽車規格和小型化的需求。
在 Table-1 的(1)的 RTC 模組是指將 32.768kHz 低頻音叉型石英晶體(Tuning Fork Crystal)和 RTC IC 和電路，實裝在同一個封裝中的時脈元件產品。
與其他的 RTC 應用電路設計方式相比，其優點是精度更高、電流消耗更低、元件使用更少以 節省電路板空間，並且易於設計，且不需要進行電路評估，便可實現高信賴度振盪電路設計。
愛普生擁有豐富的 RTC 模組產品陣容，可滿足對於高精度、高溫、高濕、環境惡劣的工業應用，或是對應高品質管理、汽車規格和小型化的需求。
【愛普生 RTC 模塊的優勢】
如上所述，電源管理系統(BMS)是一種定期監控電池以確保安全的應用架構。因此，電源管理 系統(BMS)製造商要求更高可靠度的電子元件，並設計用於具有 AEC-Q 認證的汽車使用。 透過設計開發和製造將內置石英晶體諧振器(Crystal)和 RTC IC 完美結合，愛普生能夠提供更高 可靠度的 RTC 模組。
1. 支援更高的工作溫度
電源管理系統(BMS)的設備與元件通常需要滿足-40°C 至+125°C 的工作溫度範圍，因為電源管 理系統(BMS)可能需要放置在電池模組附近或汽車車頭前方位置，環境溫度可能高達 125C。
而來自於自動駕駛(Auto Pilot)和先進駕駛輔助系統(ADAS)以及 MCU 中的圖像處理和信息處理 資料量的增加，也直接將汽車的環境溫度推升，因而常見的情況是相關汽車應用的工作溫度範 圍逐漸增加至+125°C。
為了滿足這些需求，愛普生推出了新款 RTC 模組，專為汽車應用而設計，工作溫度範圍可支援 到-40°C 至+125°C。
而來自於自動駕駛(Auto Pilot)和先進駕駛輔助系統(ADAS)以及 MCU 中的圖像處理和信息處理 資料量的增加，也直接將汽車的環境溫度推升，因而常見的情況是相關汽車應用的工作溫度範 圍逐漸增加至+125°C。
為了滿足這些需求，愛普生推出了新款 RTC 模組，專為汽車應用而設計，工作溫度範圍可支援 到-40°C 至+125°C。
2. 支援汽車品質規範
與消費型電子產品相比，汽車半導體需要更嚴格的環境和品質條件要求。此外，可靠性測試也在更為嚴苛的測試條件下進行，以進行 AEC-Q 三位一體化。近年來，隨著電動汽車越來越受 歡迎和自動駕駛技術的進步，安裝在電動汽車應用中的電子元件數量一直在增加。
汽車電子元件的安全標準由標準制定組織汽車電子委員會(AEC)制定。AEC 標準是全球汽車用 電子元件的可靠性測試標準，主要是根據半導體、被動元件等進行分類。
汽車電子元件的安全標準由標準制定組織汽車電子委員會(AEC)制定。AEC 標準是全球汽車用 電子元件的可靠性測試標準，主要是根據半導體、被動元件等進行分類。
例，半導體(AEC-Q100)、被動元件(AEC-Q200)
由於 RTC 模組是半導體模組，愛普生的 RTC 模組大多符合 AEC-Q100 標準，適用於各類型 汽車應用。
3. 低電流消耗
為了能最大限度地延長每次充電的電池壽命，每個汽車內電子模組的暗電流值(寄生電池消耗) 最大限值要求已經逐步降低。如果車輛吸收更高的暗電流時，電池也將會以更快的速度放電， 因而縮短正常電池可提供的行駛里程。
由於電源管理系統(BMS)在發動機關閉後會定期檢查電池狀態，因此分散式暗電流值需要越小 越好。因此，低消耗電流 RTC 模組可以作為獨立的定時器使用，以減少 MCU 的工作負載時間 並減少系統的暗電流。
由於電源管理系統(BMS)在發動機關閉後會定期檢查電池狀態，因此分散式暗電流值需要越小 越好。因此，低消耗電流 RTC 模組可以作為獨立的定時器使用，以減少 MCU 的工作負載時間 並減少系統的暗電流。
愛普生 RTC 模組具有以下優點，可以降低暗電流消耗。
・專為低消耗電流所設計的石英晶體諧振器匹配線路，同時也將 RTC IC 進行了優化。
・採用愛普生低漏電流設計技術的 RTC IC，藉由這些獨特的技術，待機模式下的耗電流僅為300nA(典型值)，有助於降低電源管理系統(BMS)的整體功耗。
・採用愛普生低漏電流設計技術的 RTC IC，藉由這些獨特的技術，待機模式下的耗電流僅為300nA(典型值)，有助於降低電源管理系統(BMS)的整體功耗。
愛普生運用內部晶體、IC 設計開發和製造方面的優勢，提供有助於解決客戶問題的 RTC 模組產品。
愛普生內建「溫度補正」即時時鐘模組(RTC Module)系列產品(支援-40~125C, 車規等級)
如果您有任何產品規格與設計問題時，可洽詢台灣愛普生公司各授權電子零件代理商，或是與我們聯絡。
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