电池管理经验之谈

SAR 转换器在每节电池上都需要一个转角频率为 160Hz 的单极性 RC 滤波器 (参见图 2)。RC 滤波器的 12 位稳定时间为 8.4ms，即使 SAR ADC 能在 10us 时间内顺序对 10 个通道采样，由于滤波器的响应，每 8.4 ms 超过 1 次的扫描也是没有意义的。

图 2：增量累加转换器和采用 RC 电路的 SAR 转换器的比较

增量累加转换器以更好的滤波性能提供同样的有效吞吐量

FILTER GAIN：滤波器增益

FIR FILTER：FIR滤波器

160-Hz RC FILTER：160Hz RC 滤波器

FREQUENCY：频率

         在一长串电池监视 IC 的情况下，串行接口也是一个重要的考虑因素，凌力尔特提供两种截然不同的选择。一种选择 (也是大多数电池监视 IC 所支持的) 是菊花链式接口。采用菊花链式接口时，无需光耦合器或隔离器，链中每个 IC 就可与相邻 IC 通信，只留下底部的器件与单个微处理器或控制单元连接。此外，凌力尔特还提供第二种选择，即采用单独可寻址的串行接口。采用这种接口，单个微控制器通过隔离与多个并联器件通信。这种拓扑提供本身更加可靠的"星形配置"，因为失去与一个器件的通信不会隔断与其他任何器件的通信。可寻址器件还可用在经过修改的菊花链式拓扑中，在这种拓扑中，相对昂贵的隔离器已经成为过去，取而代之的是不那么昂贵的"晶体管化"SPI 总线配置。结果是具有极宽兼容范围的串行接口。

        经过两年的生产并基于经过实践检验的设计，凌力尔特推出了第二代器件。比较第一代和第二代器件，可以对未来高压电池系统的发展方向有一些深入的了解。LTC6803 的主要目标之一是，即使在最极端的噪声情况下，也能确保无差错通信。 对所有命令和数据都进行包误差检测，以确保通信完整性。LTC6803 系列继续支持菊花链式和单独可寻址串行通信，同时 LTC6803 菊花链能承受超过 20V 的 AC 噪声和 30V 的快速开关尖峰，而不会产生误差 (图 3)。 

  Noise Factor Max Voltage with No Errors 

Noise Voltage Between ICs > 20V (10kHz)

Noise Edge Rate > 30 V/us

图 3：第二代菊花链可抵抗强噪声 

Systems Noise Injected Onto Communication Lines：注入到通信线路上的系统噪声

10V Peak-to-Peak：10V 尖峰至尖峰

Noise Factor：噪声因数

Max Voltage with No Errors：最大无误差电压

Noise Voltage Between ICs：IC 之间的噪声电压

Noise Edge Rate：噪声边沿变化率

        LTC6803 有独立的电源输入，该输入可断接，同时其他连接保持完好无损 (图 4a)。在这种硬件停机情况下，LTC6803 仅吸取几 nA 的电流。这对电池组的长期储存很重要，因为集成的电池管理系统消耗的电流有可能使电池组中的电池容量失衡。LTC6803 还可以用一个独立的电源工作，从而允许从一个单独的电源而不是电池组吸取电源电流，如图 4b 所示。该器件还允许使用简单的断电功能。此外，采用单独的电源时，即使所有电池的电压都已急剧下降 (在使用超级电容器和燃料电池时可能出现)，LTC6803 仍可继续监视大量电池。图 4c 说明了拥有独立电源输入的优点。

图 4a：硬件停机  

图 4b：独立电源供电  

图 4c：电源电流随工作模式的变化

Supply Current：电源电流

HW Shutdown：硬件停机

Standby：备用

Measure：测量

         汽车中的电子产品日益增多，这促使产生了有关汽车电子产品质量和可靠性的新标准。因此，出现了诸如 AEC Q100、ISO 26262 等汽车电子产品标准。这些标准转化成了广泛的限定条件和内部功能，以确保满足系统安全要求。例如，LTC6803 是与 ISO 26262 兼容的系统。ISO 26262 是一个实用的安全标准，定义了汽车系统的安全要求，并对系统级设计问题产生影响，如冗余度、网络配置、数据收集、传感器，等等。LTC6803 内置了导线开路检测、数字滤波器检查、多路复用器解码器检查功能以及看门狗定时器和一个备用电压基准，以实现全面的自测试能力。

图 5：LTC6803 的内部自测试功能

2nd Reference：第二个基准

MUX：多路复用器

Die Temp：芯片温度

External Temp：外部温度

Decoder Check：解码器校验

Open Wire Check：导线连接开路校验

Digital Filter Check：数字滤波器校验

ΔΣ A/D Converter：ΔΣ ADC

Reference：基准

Regulator：稳压器

Watchdog Timer：看门狗定时器

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