详解电动汽车中的电池组监控IC

震动与加速度。例如在铁道上通过锁链悬挂运输汽车时会出现最大加速度，表面安装芯片和无源元件都要防震。

　　系统还必须能承受较消费电子更宽的温度范围。例如，电池芯无法承受+125°C的温度。并且，大多数芯片可以工作到+85°C的温度，Maxim和Analog Devices公司的芯片可工作到+105°C。Intersil和其它制造商提供能在汽车制造商指定温度下工作的芯片。低温也会产生问题。晶体管基射结电压和互导会随温度的降低而上升，从而造成放大器的振荡。

　　电池组测量系统的设计必须能承受EOS（电气过载）。例如，当某个技工断开一个运转中引擎的电池电缆，以确定交流发电机是否在工作时，就会出现这种现象。此时，交流发电机会向电气系统发出一个100V脉冲。尽管电动汽车电池组芯片可能不会遭受到这种压力，但母线连接的电池芯则可能在大电流流过时遭到损坏，因为在电池电压上产生了一个大的过冲。

　　EMI会干扰测量，是电动汽车中的最大环境挑战之一（图7）。所有走线和高阻节点都会受EMI影响，EMI可能破坏对电池芯电压的测量。据Linear Technology公司应用经理Tim Regan称，交流纹波可能到处都是。这种纹波来源于转换器的斩波频率，并加到电机的电噪声上。

　　Regan补充说：“基本的去耦方法就很有效。”不过，去耦只是一个开始。还必须注意噪声源、PCB（印刷电路板）布局，以及屏蔽等。

　　图7，这个实验结构可向测量系统注 入电流，以确保芯片可以承受大电流。覆箔的盒子隔离了外部的辐射，因此不会影响测量（Linear Technology公司提供）。

　　一旦从测量中去除了EMI，还需要考虑EMI可能造成daisy链中各芯片之间串行通信的损失。芯片之间的通信链路可能有不同的长度。Intersil公司的Lenke说：“整个链路上可能有400V？？600V的电势。”

　　电动汽车设计者还必须处理磁场的问题，磁场源于在汽车充电器、电池和电机之间来回穿梭的大电流。屏蔽磁场非常困难，需要沉重的金属板或钢板才能将磁场与电子元件隔离开来。与所有其它噪声问题一样，解决这一问题的好方法是在源头抑制。要将所有大电流都局限在小的回路区域内。

　　在汽车电池组监控系统中，成本是最重要的问题。面向大众市场的汽车不可能在电池组中装十几只60美元的芯片。在这个意义上，汽车设计要比军用设计困难得多，因为汽车公司不可能投入无限的资金，去解决震动、温度以及市场的高性能需求问题。Linear公司信号调整产品的总经理Erik Soule认为，芯片必须有高性能和低成本，可以大批量供应，有很好的成品率。

　　模拟公司的电池组监控芯片已获得了可观的进展。器件必须有高精度、小尺寸，以及良好的特性，因为应用中有EMI和电气应力。汽车制造商要求有冗余和故障保护。虽然供应商能提供评估板，然而，如果直接将该板用于系统的某个地方，它是否能正常工作尚存疑问。你必须了解应用中的测量、噪声和干扰问题，然后才能采用好的设计和布局技术。通过精心的设计和审慎的屏蔽，制作出的监控系统能使一辆汽车推进系统持续工作10年以上。