引言

電動汽車（EV）中的電池管理系統（BMS）包含多個電池監控集成電路（BMIC），用于監控電池組[1]。BMIC負責測量電池單元的電壓和溫度、進行電池單元均衡以及通信，如圖1所示。電池單元電壓通過高壓多路復用器（HVMUX）和電平轉換器（LS）進行測量，而溫度則通過內部的壓力傳感器（與絕對溫度成比例）或外部熱敏電阻進行監測。BMIC必須符合汽車電子協會（AEC）的Q100標準和汽車安全完整性等級（ASIL）要求。AEC-Q100根據工作溫度范圍將集成電路分為不同等級，從Grade 0（-40°C至+150°C）到Grade 4（0°C至+70°C）[2]。ASIL-D標準要求系統具有物理冗余性，包括雙測量路徑、隔離式收發器和獨立振蕩器（OSC）。該架構使用16 MHz的主振蕩器作為主時鐘，以及32 kHz的輔助振蕩器用于輔助操作[1]、[3]、[4]、[5]、[6]。16 MHz的主振蕩器為關鍵BMIC功能提供必要的定時參考，特別是電池單元測量的準確性和通信的完整性。像CAN/LinBus這樣的有線通信協議要求振蕩器的頻率精度低于1%[4]、[5]、[7]。由于溫度和工藝變化導致的頻率變化，要在AEC-Q100 Grade 0的寬溫度范圍內實現這種精度非常具有挑戰性。通常，這需要大量的手動微調，而微調的工作量會隨著使用的BMIC數量的增加而呈比例增加。為了滿足ASIL-D標準所需的雙隔離架構，微調的工作量和相關成本進一步翻倍。因此，對于AEC-Q100 Grade 0和ASIL-D的高安全標準來說，需要一種精度低于1%且微調量最小的先進振蕩器設計。

圖1. 電動汽車BMS中的符合ASIL-D標準的BMIC。