高压电池组监视器可实现先进的电池系统

时间：10-14 来源：ADI 点击：

自动地处理这种同步功能，从而可在 208μs 内实现同步。除了测量模拟输入，LTC6811 GPIO 还可作为数字输入和输出运行，或者用来控制 I²C 或 SPI 从属器件。这就使 LTC6811 能够连接更加复杂的功能，例如用来扩展模拟输入的多路复用器或存储校准信息的 EEPROM。

个别电池的容量平衡

为了单独控制每节电池的充电情况，LTC6811 采用了内部被动平衡 FET，该 FET 可对个别电池放电，或直接控制更大的大功率外部 FET。即使个别电池接近其最大 SOC 时，这种平衡功能也使电池包级充电器能够继续充电。此外，在低功率状态时，LTC6811 可配置为给电池放电，每节电池的放电输出量均可独立设定。这就能够在电池监视器未启动时，例如在汽车停车时，实现长时间的容量平衡。这些平衡引脚还可以作为串行接口使用，以控制凌力尔特的 LT8584 主动平衡电路。LT8584 是一款单片反激式 DC/DC 转换器，在电池容量失配的电池组中，允许高于 99% 的容量恢复 (图 4)。运用 LTC6811 SPI 主器件功能，LTC6811 还可以连接凌力尔特基于 SPI 的主动平衡 IC LTC3300。LTC3300 是一款针对故障提供保护的控制器 IC，用于实现双向主动平衡，可以向或从 12 节或更多相邻电池高效率传送电荷。

图 4：具主动平衡的 12 节电池组监视器

功能安全性

在电子产品和高能量电池系统应用的快速扩展中，人们正确地将精力集中在了解决电子产品的功能安全性上。ISO 26262 国际安全标准系统化地解决了汽车中由电子和电气系统运转失灵导致的潜在危险。这个标准要求，系统要不断确认关键电子产品处于正常运行状态，例如用于电池电压测量的电子产品。不正确的读数可能导致过度放电和电池劣化，或者导致过度充电，引起电池损坏或更加严重的后果。

LTC6811 满足 ISO 26262 的要求，提供广泛的内部诊断功能，可验证是否处于正常运行状态，包括：

检测电池和监视器之间连线是否开路

用辅助电压基准确认主基准准确度在 ±5mV 以内

测量由 12 节电池组成的电池组之电压，确认电池测量准确度在 ±0.25% 以内

进行双通道测量，确认多路转换器和 ADC 准确度在 0.01% 以内

同时进行双滤波器测量以确认滤波器运行

测量内部电源电压

存储器自测试

运用通用 I/O，通过传感器和外部器件进行冗余监视

串行接口上 15 位数据包误码

总结

毫无疑问，随着电动汽车和混合型 / 电动汽车市场的增长，先进的高能量电池系统的使用也将继续增长。随着创新的出现，这类系统的机会显著增加了，而电池管理电子产品是这种系统的关键部分。尽管最终用户可能只看到一盒子电池，但是工程师们知道，每一节电池都必须仔细管理，以最大限度扩大运行范围、延长寿命、提高安全性和可靠性。

¹ 特斯拉汽车公司拟议中的 Powerwall 说明，大型高能量电池系统有非常真实的潜力。

² 容量平衡指的是，按照需要增加或去掉个别电池中的电荷，以使电池处于可控的 SOC 范围。