凌力爾特工程師電池管理經(jīng)驗(yàn)之分享
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圖2：增量累加轉(zhuǎn)換器和采用RC電路的SAR轉(zhuǎn)換器的比較增量累加轉(zhuǎn)換器以更好的濾波性能提供同樣的有效吞吐量
1充電狀態(tài)控制要求電池容量平衡。通過有選擇地給一些電池放電或移走電荷，可以實(shí)現(xiàn)電池容量平衡，從而使電池電壓保持匹配，并處于特定范圍之內(nèi)。
在一長(zhǎng)串電池監(jiān)視IC的情況下，串行接口也是一個(gè)重要的考慮因素，凌力爾特提供兩種截然不同的選擇。一種選擇 (也是大多數(shù)電池監(jiān)視IC所支持的) 是菊花鏈?zhǔn)浇涌?。采用菊花鏈?zhǔn)浇涌跁r(shí)，無需光耦合器或隔離器，鏈中每個(gè)IC就可與相鄰IC通信，只留下底部的器件與單個(gè)微處理器或控制單元連接。此外，凌力爾特還提供第二種選擇，即采用單獨(dú)可尋址的串行接口。采用這種接口，單個(gè)微控制器通過隔離與多個(gè)并聯(lián)器件通信。這種拓?fù)涮峁┍旧砀涌煽康?ldquo;星形配置”，因?yàn)槭ヅc一個(gè)器件的通信不會(huì)隔斷與其他任何器件的通信?？蓪ぶ菲骷€可用在經(jīng)過修改的菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)渲?，在這種拓?fù)渲?，相?duì)昂貴的隔離器已經(jīng)成為過去，取而代之的是不那么昂貴的“晶體管化”SPI總線配置。結(jié)果是具有極寬兼容范圍的串行接口。
經(jīng)過兩年的生產(chǎn)并基于經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)，凌力爾特推出了第二代器件。比較第一代和第二代器件，可以對(duì)未來高壓電池系統(tǒng)的發(fā)展方向有一些深入的了解。LTC6803的主要目標(biāo)之一是，即使在最極端的噪聲情況下，也能確保無差錯(cuò)通信。 對(duì)所有命令和數(shù)據(jù)都進(jìn)行包誤差檢測(cè)，以確保通信完整性。LTC6803系列繼續(xù)支持菊花鏈?zhǔn)胶蛦为?dú)可尋址串行通信，同時(shí)LTC6803菊花鏈能承受超過20V的AC噪聲和30V的快速開關(guān)尖峰，而不會(huì)產(chǎn)生誤差(圖3)。
圖3：第二代菊花鏈可抵抗強(qiáng)噪聲
LTC6803有獨(dú)立的電源輸入，該輸入可斷接，同時(shí)其他連接保持完好無損(圖 4a)。在這種硬件停機(jī)情況下，LTC6803僅吸取幾nA的電流。這對(duì)電池組的長(zhǎng)期儲(chǔ)存很重要，因?yàn)榧傻碾姵毓芾硐到y(tǒng)消耗的電流有可能使電池組中的電池容量失衡。LTC6803還可以用一個(gè)獨(dú)立的電源工作，從而允許從一個(gè)單獨(dú)的電源而不是電池組吸取電源電流，如圖4b所示。該器件還允許使用簡(jiǎn)單的斷電功能。此外，采用單獨(dú)的電源時(shí)，即使所有電池的電壓都已急劇下降 (在使用超級(jí)電容器和燃料電池時(shí)可能出現(xiàn))，LTC6803仍可繼續(xù)監(jiān)視大量電池。圖4c說明了擁有獨(dú)立電源輸入的優(yōu)點(diǎn)。
汽車中的電子產(chǎn)品日益增多，這促使產(chǎn)生了有關(guān)汽車電子產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的新標(biāo)準(zhǔn)。因此，出現(xiàn)了諸如AEC Q100、ISO 26262等汽車電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成了廣泛的限定條件和內(nèi)部功能，以確保滿足系統(tǒng)安全要求。例如，LTC6803是與ISO 26262兼容的系統(tǒng)。ISO 26262是一個(gè)實(shí)用的安全標(biāo)準(zhǔn)，定義了汽車系統(tǒng)的安全要求，并對(duì)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)問題產(chǎn)生影響，如冗余度、網(wǎng)絡(luò)配置、數(shù)據(jù)收集、傳感器，等等。LTC6803內(nèi)置了導(dǎo)線開路檢測(cè)、數(shù)字濾波器檢查、多路復(fù)用器解碼器檢查功能以及看門狗定時(shí)器和一個(gè)備用電壓基準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)全面的自測(cè)試能力。
圖5：LTC6803的內(nèi)部自測(cè)試功能
LTC6803中還包括很多其他改進(jìn)，以滿足標(biāo)準(zhǔn)汽車設(shè)計(jì)之外的需求。例如，LTC6803提供擴(kuò)展的-300mV至5V測(cè)量范圍，該范圍支持超級(jí)電容器和鎳氫金屬電池。LTC6803完全規(guī)格在-40℃至125℃的溫度范圍內(nèi)工作，LTC6803還設(shè)計(jì)成能承受高達(dá)75V的電源電壓，以提供超過20%的過壓裕度。
汽車環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品而言非常嚴(yán)酷，然而汽車的日益電氣化也是無可辯駁的事實(shí)。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車中的鋰離子電池系統(tǒng)不久就將成為主流，而諸如LTC6803等尖端測(cè)量器件是鋰離子電池系統(tǒng)取得成功所必不可少的。不僅需要這類器件來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，而且這些器件必須能在非常艱難的條件下長(zhǎng)期可靠工作。今天，凌力爾特的LTC6802已經(jīng)通過跑在路上的汽車證明，上述看法是正確的。毫無疑問，在明天的汽車市場(chǎng)上，LTC6803無疑將繼續(xù)LTC6802的輝煌。
評(píng)論