凌力爾特工程師電池管理經驗之分享
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圖2：增量累加轉換器和采用RC電路的SAR轉換器的比較增量累加轉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。
在一長串電池監視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 (也是大多數電池監視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。結果是具有極寬兼容范圍的串行接口。
經過兩年的生產并基于經過實踐檢驗的設計，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的發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。 對所有命令和數據都進行包誤差檢測，以確保通信完整性。LTC6803系列繼續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的快速開關尖峰，而不會產生誤差(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)，LTC6803仍可繼續監視大量電池。圖4c說明了擁有獨立電源輸入的優點。
汽車中的電子產品日益增多，這促使產生了有關汽車電子產品質量和可靠性的新標準。因此，出現了諸如AEC Q100、ISO 26262等汽車電子產品標準。這些標準轉化成了廣泛的限定條件和內部功能，以確保滿足系統安全要求。例如，LTC6803是與ISO 26262兼容的系統。ISO 26262是一個實用的安全標準，定義了汽車系統的安全要求，并對系統級設計問題產生影響，如冗余度、網絡配置、數據收集、傳感器，等等。LTC6803內置了導線開路檢測、數字濾波器檢查、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，以實現全面的自測試能力。
圖5：LTC6803的內部自測試功能
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完全規格在-40℃至125℃的溫度范圍內工作，LTC6803還設計成能承受高達75V的電源電壓，以提供超過20%的過壓裕度。
汽車環境對電子產品而言非常嚴酷，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取得成功所必不可少的。不僅需要這類器件來實現準確測量，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LTC6802的輝煌。
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