凌力爾特工程師電池管理經(jīng)驗之分享
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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)。
在一長串電池監(jiān)視IC的情況下，串行接口也是一個重要的考慮因素，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) 是菊花鏈式接口。采用菊花鏈式接口時，無需光耦合器或隔離器，鏈中每個IC就可與相鄰IC通信，只留下底部的器件與單個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，即采用單獨可尋址的串行接口。采用這種接口，單個微控制器通過隔離與多個并聯(lián)器件通信。這種拓撲提供本身更加可靠的“星形配置”，因為失去與一個器件的通信不會隔斷與其他任何器件的通信。可尋址器件還可用在經(jīng)過修改的菊花鏈式拓撲中，在這種拓撲中，相對昂貴的隔離器已經(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)過實踐檢驗的設(shè)計，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的主要目標之一是，即使在最極端的噪聲情況下，也能確保無差錯通信。 對所有命令和數(shù)據(jù)都進行包誤差檢測，以確保通信完整性。LTC6803系列繼續(xù)支持菊花鏈式和單獨可尋址串行通信，同時LTC6803菊花鏈能承受超過20V的AC噪聲和30V的快速開關(guān)尖峰，而不會產(chǎn)生誤差(圖3)。
圖3：第二代菊花鏈可抵抗強噪聲
LTC6803有獨立的電源輸入，該輸入可斷接，同時其他連接保持完好無損(圖 4a)。在這種硬件停機情況下，LTC6803僅吸取幾nA的電流。這對電池組的長期儲存很重要，因為集成的電池管理系統(tǒng)消耗的電流有可能使電池組中的電池容量失衡。LTC6803還可以用一個獨立的電源工作，從而允許從一個單獨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單的斷電功能。此外，采用單獨的電源時，即使所有電池的電壓都已急劇下降 (在使用超級電容器和燃料電池時可能出現(xiàn))，LTC6803仍可繼續(xù)監(jiān)視大量電池。圖4c說明了擁有獨立電源輸入的優(yōu)點。
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)量和可靠性的新標準。因此，出現(xiàn)了諸如AEC Q100、ISO 26262等汽車電子產(chǎn)品標準。這些標準轉(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是一個實用的安全標準，定義了汽車系統(tǒng)的安全要求，并對系統(tǒng)級設(shè)計問題產(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)置了導線開路檢測、數(shù)字濾波器檢查、多路復用器解碼器檢查功能以及看門狗定時器和一個備用電壓基準，以實現(xiàn)全面的自測試能力。
圖5：LTC6803的內(nèi)部自測試功能
LTC6803中還包括很多其他改進，以滿足標準汽車設(shè)計之外的需求。例如，LTC6803提供擴展的-300mV至5V測量范圍，該范圍支持超級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)計成能承受高達75V的電源電壓，以提供超過20%的過壓裕度。
汽車環(huán)境對電子產(chǎn)品而言非常嚴酷，然而汽車的日益電氣化也是無可辯駁的事實。電動汽車和混合動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現(xiàn)準確測量，而且這些器件必須能在非常艱難的條件下長期可靠工作。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，在明天的汽車市場上，LTC6803無疑將繼續(xù)LTC6802的輝煌。
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