如何對(duì)混合動(dòng)力汽車高壓電池組進(jìn)行充電控制？(二)

　　隨著電動(dòng)汽車和油電混合動(dòng)力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統(tǒng)很快將實(shí)現(xiàn)眾多的綠色技術(shù)應(yīng)用。當(dāng)今的電動(dòng)汽車和油電混合動(dòng)力車采用的是NiMH電池，如果采用鋰離子電池必須解決諸多技術(shù)難題。這個(gè)由兩部分組成的文章討論如何解決這些技術(shù)難題。

　　對(duì)于一個(gè)基于電池的系統(tǒng)(典型鋰離子電池具有4.2V的滿充電電壓)，必須采用串聯(lián)方式將許多電池連接在一起。請(qǐng)注意，作為一長(zhǎng)串電池的一部分，任何單個(gè)電池發(fā)生故障都將導(dǎo)致整個(gè)電池組無(wú)法使用，而且在電池串中每添加一個(gè)電池都會(huì)增加這種風(fēng)險(xiǎn)。

　　采用鋰離子電池來(lái)制作一個(gè)高電壓電池組的挑戰(zhàn)并非微不足道。不能像對(duì)待單個(gè)電源那樣來(lái)對(duì)一個(gè)鋰離子電池組進(jìn)行充電和放電。對(duì)于那些容量略小的電池而言，在經(jīng)過(guò)多個(gè)充電和放電周期之后，其SOC將逐漸與其他電池產(chǎn)生偏差。如果不對(duì)每個(gè)電池的SOC進(jìn)行周期性的均衡或平衡處理，那么有些電池最后將發(fā)生過(guò)度充電或過(guò)度放電的現(xiàn)象，從而造成受損，并最終導(dǎo)致整個(gè)電池組發(fā)生故障。因此，一個(gè)電池控制系統(tǒng)必須謹(jǐn)慎地管理每個(gè)電池。

　　這個(gè)問(wèn)題可以劃分為數(shù)據(jù)采集和控制兩個(gè)方面?？刂品矫姘ǜ鶕?jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行充電和放電的算法和方法。這在很大程度上取決于具體應(yīng)用，且常常涉及那些受到嚴(yán)密保護(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。數(shù)據(jù)采集通過(guò)電池組接口來(lái)完成，該接口必須沿著高電壓電池組快速而準(zhǔn)確地測(cè)量每個(gè)電池的電壓。這需要具備從一個(gè)0V至1,000V以上(當(dāng)提升電池組電壓時(shí))的共模電壓來(lái)抽取一個(gè)小差分電壓的能力。這是一個(gè)棘手的難題，需要多種高性能模擬功能。

基于高性能多節(jié)電池監(jiān)視IC的方案

　　凌力爾特(Linear)公司的LTC6802可處理大型電池組的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，而且特別適合于鋰離子電池。LTC6802可與一個(gè)包括多達(dá)12個(gè)單獨(dú)電池的電池串中的每個(gè)電池直接相連。通過(guò)一個(gè)獨(dú)特的電平移位串行接口把多個(gè)LTC6802器件串聯(lián)起來(lái)(無(wú)需使用光耦合器或光隔離器)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)串串接電池中每節(jié)電池的精準(zhǔn)電壓監(jiān)視。當(dāng)把多個(gè)LTC6802器件串聯(lián)起來(lái)，它們就能夠同時(shí)工作，快速而準(zhǔn)確地完成電池組中所有電池的電壓測(cè)量。電壓測(cè)量準(zhǔn)確度高于99.75%，且一個(gè)電池組中所有電池的電壓測(cè)量都能在13ms的時(shí)間之內(nèi)完成?？擅抗?jié)電池均進(jìn)行了欠壓和過(guò)壓條件監(jiān)視，并提供一個(gè)相關(guān)聯(lián)的MOSFET開(kāi)關(guān)，用來(lái)對(duì)過(guò)充電電池進(jìn)行放電。

　　每個(gè)LTC6802通過(guò)一個(gè)支持廣播和編址命令的1MHz串行接口進(jìn)行通信。另外，該器件還包括兩個(gè)熱敏電阻輸入、兩個(gè)GPIO線和一個(gè)5V穩(wěn)壓器。該器件對(duì)充滿挑戰(zhàn)性的汽車環(huán)境進(jìn)行了特殊的考慮。LTC6802專為在工業(yè)溫度范圍內(nèi)工作而設(shè)計(jì)，具有高 ESD、EMI和噪聲免疫力，并內(nèi)置診斷和自測(cè)試功能。

　　這款高集成度、高性能多節(jié)電池監(jiān)視IC解決了當(dāng)今先進(jìn)電池系統(tǒng)所面臨的諸多問(wèn)題。由于可在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高精度的電壓測(cè)量，它使得電池能在其整個(gè)可用SOC范圍內(nèi)使用，不用擔(dān)心電池會(huì)超出這些限值。這種魯棒性將使該器件能夠在汽車環(huán)境中可靠地工作。此外，高集成度還可使電池系統(tǒng)滿足苛刻的成本、空間和可制造性約束條件。

本文小結(jié)

　　經(jīng)過(guò)了多年的努力和穩(wěn)步發(fā)展之后，高能量電池系統(tǒng)不久就能滿足人們?nèi)粘Ｊ褂玫男枰绕涫悄茏鳛殡妱?dòng)汽車和油電混合動(dòng)力車的一部分。該技術(shù)有望在全球范圍內(nèi)大幅度地提升能量效率，并使人們更加重視替代能源。在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)之前，必須解決諸多層面的技術(shù)問(wèn)題，以構(gòu)建實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和可靠的電池系統(tǒng)。凌力爾特的LTC6802便是解決其中一個(gè)主要問(wèn)題的產(chǎn)品。這款電池監(jiān)視IC把數(shù)據(jù)采集任務(wù)的處理電路集成在單個(gè)器件之中，支持非常長(zhǎng)的電池串。隨著電動(dòng)汽車和油電混合動(dòng)力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統(tǒng)很快將實(shí)現(xiàn)眾多的綠色技術(shù)應(yīng)用。