最近，電池技術(shù)的進步已經(jīng)在汽車市場實現(xiàn)了一些最令人振奮的創(chuàng)新，因此產(chǎn)生了一代又一代最新電動型汽車(EV)和混合動力/電動型汽車(HEV)。諸如能量存儲系統(tǒng)(ESS)等最新應(yīng)用也開始出現(xiàn)，這對于能量如何產(chǎn)生、分配及存儲帶來了革命性的改變。使這類系統(tǒng)的設(shè)計師面臨著巨大的成本、設(shè)計靈活性、電池組可靠性和壽命以及安全性的挑戰(zhàn)。
電池組能否很好地應(yīng)對每一種設(shè)計挑戰(zhàn)，電池管理系統(tǒng)(BMS)起著決定性作用。BMS的核心是電池監(jiān)視集成電路(IC)。這種IC用來測量單個電池的電壓，以確定充電狀態(tài)和電池組健康狀況。
電池監(jiān)視器IC最關(guān)鍵的特性是準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)可靠性及故障可檢測性。監(jiān)視器IC的準(zhǔn)確度直接影響系統(tǒng)成本、電池組可靠性及壽命。每節(jié)電池的容量都是有限的，必須仔細(xì)加以管理。過度充電可能引起安全性和可靠性問題，而過度放電則可能影響電池的壽命。如果使用準(zhǔn)確度不那么高的監(jiān)視器IC，就要求系統(tǒng)設(shè)計師采用較大的“保護帶”，以抵御過壓和欠壓影響，因此限制了汽車的總體可用電池容量。準(zhǔn)確度較高的監(jiān)視器IC可以更充分地利用每節(jié)電池的總?cè)萘?，從而降低了電池組系統(tǒng)的總體成本。
為了隨時間和工作條件的變化提供最高準(zhǔn)確度，凌力爾特在LTC6804電池監(jiān)視器IC(圖1)中采用了掩埋式齊納電壓基準(zhǔn)。這可以保證電池電壓總體測量誤差低于1.2mV。為了在電氣噪聲以及從逆變器、執(zhí)行器、開關(guān)、繼電器等導(dǎo)致瞬態(tài)存在的情況下保持最高準(zhǔn)確度的測量，LTC6804采用了內(nèi)置三階噪聲濾波的增量累加ADC。
圖1：凌力爾特的LTC6804能夠以16位分辨率和好于0.04%的準(zhǔn)確度測量多達12個電壓高達4.2V和串聯(lián)連接的電池
理想情況下，一個電池組會分成多個較小的模塊，這些模塊分布在汽車各處，以實現(xiàn)更高的設(shè)計靈活性和重量分布。挑戰(zhàn)是，這些電池模塊需要在充滿電氣噪聲以及物理條件非常嚴(yán)酷的環(huán)境中傳達敏感的測量數(shù)據(jù)。CANbus本來是用來在嚴(yán)酷的汽車環(huán)境中提供可靠通信，但是原始 BMS數(shù)據(jù)的吞吐量要求以及組件成本一直使CANbus無法用于電動型汽車和混合動力/電動型汽車中。由于這個原因，凌力爾特開發(fā)了isoSPI接口，可通過長達100m的電纜提供低成本可靠通信。LTC6804內(nèi)置的isoSPI接口與伴隨器件LTC6820 isoSPI通信接口IC一起，再加上一些類似于以太網(wǎng)中所用的那類纖巧變壓器和一個平衡線對，就可提供高達1Mbps的數(shù)據(jù)速率，而不會產(chǎn)生與 CANbus有關(guān)的成本問題。isoSPI接口為無誤差傳輸而設(shè)計，同時能夠通過嚴(yán)格的大電流注入 (BCI) 干擾測試。實際上，在凌力爾特公司進行的測試顯示，在超級嚴(yán)酷的200mA BCI情況下，所有性能都達到了測試標(biāo)準(zhǔn)，而且在幾家主要汽車公司進行的測試得到了同樣的結(jié)果，因此 isoSPI鏈路用于汽車底盤束線布線是完全合格的。
安全性是電動型汽車制造商的頭等大事。隨著電子組件越來越廣泛地用于汽車中，人們也越來越關(guān)注這些組件的工作對安全性的影響。凌力爾特多年來一直是大型汽車客戶的供應(yīng)商，并致力于不斷改進已經(jīng)非常卓越的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。此外，電池組設(shè)計師希望IC制造商提供全面的故障檢測。為保證汽車安全而設(shè)計的電池監(jiān)視器符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，并包括冗余電路、自測試功能、看門狗定時器、以及通信誤差檢測和矯正功能。
隨著電動型汽車和混合動力/電動型汽車日益流行，電池組系統(tǒng)設(shè)計師將致力于不斷降低成本、提高性能和安全性。由于認(rèn)識到電池監(jiān)視器IC在這些方面的關(guān)鍵作用，汽車設(shè)計師將采用可提供最高準(zhǔn)確度、可靠性及最強故障檢測能力的IC。
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