电动 / 混合电动汽车电池管理系统的可靠性

系统中监视数百个电池 (参见图 2)。使能时钟经过缓冲，并且是在两条信号线上输出，这两条信号线连接至这组器件中上一个器件的使能输入。该使能时钟在每个器件中进出，一直到这组器件的顶端。类似地，来自每个器件最重要的状态输出时钟向下传递到这组器件中下一个器件的状态输入 (Status Input) 引脚。如果在任何时间、在电池组任何地方的任何电池上检测到任何故障，监视问题电池的那个器件的状态时钟就停止触发。这种静止状态将沿着这组器件一直传递到最底端的器件。时钟转换停止后，这个器件就可以发出检修故障的信号。

图 2：任何数量的 LTC6801 电池监视器都可以叠置。由于叠置器件不同的工作电压，因此需要对使能 (Enable) 和状态 (Status) 信号进行 AC 耦合

TOP OF STATCK：组件的顶端
BOTTOM OF STACK：组件的底端
CLOCK OUT WHEN ALL CELLS GOOD：所有电池都处于良好状态时的时钟输出
USER SUPPLIED：用户提供
CLOCK IN：时钟输入

为状态线提供连续时钟是一种重要的功能。在指示系统中是否一切正常时，标记任何系统故障的静态逻辑电平都有可能出现错误的逻辑状态。这会使故障监视方案失去作用。采用时钟机制，监视器件必须连续工作，以保持时钟运行，而且系统中一切都必须正常，否则它就停止。故障信号不可能固定在一切正常状态。

监视器件的问题

毫无疑问，通过冗余监视提高了系统的可靠性，但是怎样才能确保监视器件本身正常工作呢？防止不可检测的故障模式是非常重要的。为了解决这个问题，LTC6801 提供一种内置的自动自测试功能。该自测试功能可在每 1024 个测试周期后自动执行。这种自测试检查 4 种主要功能。

检查 ADC、电压基准和比较器是否正常工作是测试内容之一。检查内部基准电压以确保它处于严格的窗口之内。另外，欠压和过压状态也是内部产生的，比较器必须有响应。这样就可以有把握地保证 ADC 的模拟部分工作正常，而且同样有把握的是，比较门限可以改变并且是准确的。

ADC 的数字部分也要测试。两个测试信号强制 12 位输出编码为 0xAAA 或 0x555，在 1 和 0 之间交替变化。这样就可以确认，没有 ADC 位被固定。

多路复用器开关故障可能导致一节或多节电池被跳过，而其他电池则被反复测量。跳过电池意味着，坏电池可能未检测到。自测试确保每节电池都得到测量，或每个错误都得到标记。

第四个非常重要的自测试功能决定是否有电池连接是开路的。就这项测试而言，每节电池都用很小的 100uA 下拉电流进行测量，就一个开路的电池连接而言，该电流将产生误差。这种周期性的自测试使系统能更加可靠地运行。检查正在执行检查功能的器件，能更加肯定系统中一切正常。

在系统中保持所有电池都处于恰当的充电水平，将使昂贵电池组的服务时间延长数年。LTC6801 是一种经济实惠的方式，可通过冗余故障监视改善锂离子电池管理系统的长期可靠性。LTC6801 与更精准的电池测量系统并联运行，提供了一种复核功能，可检查是否所有系统组件都在正常运行，从而增强了安全性和可靠性。