在非完美电池管理系统中的故障监视

电池测量与故障检测，以提高可靠性。

LTC6802 提供准确的测量，而 LTC6801 检查每节电池的过压/欠压状态。

通过按照指令测量和报告每节电池的电压，并将放电电流加到电池上以分配每节电池的电量，LTC6802-1 成为该系统中的主要电子组件。数据通过 SPI 串行数据链路传送到控制器。同时，LTC6801 还监视电池组中的每节电池。不用系统控制器的干预，LTC6801 就能周期性地对每节电池的电压采样，并执行简单的欠压和过压比较。如果所有情况都正常，那么 LTC6801 就在状态输出 (Status Output) 线上提供一个差分时钟信号。如果有任何事情不正确，那么这个时钟就停止。至于问题的本质，LTC6801 不提供任何信息，因为它只是指示某件事不正确。这个时钟一旦停止，那么控制器就可以执行诊断程序，以确定出现了什么问题。

远不止于一个简单的比较器

LTC6801 的设计仔细考虑了很多潜在的系统故障，同时还具有易用性。一个重要的设计要求是，允许该器件自动运作，而无需任何软件。惟一的外部需求是电源 (由电池组本身提供) 和一个使能时钟信号。没有使能时钟输入，LTC6801 就停留在一种静态低功率状态，仅从电池组抽取几 uA 的电流。该使能时钟可以由系统控制器或任何其它振荡源 (诸如 LTC6906 硅振荡器) 提供。一接收到时钟信号，该器件就自动唤醒并开始监视所有电池。

图 2：LTC6801 的内部电路提供的不仅是简单的比较器功能

REGULATOR：稳压器
MUX：多工器
REFERENCE：基准
SELF TEST REFERENCE：自测试基准
DIGITAL COMPARATORS：数字比较器
DECODER：解码器
UV/OV FLAGS AND CONTROL LOGIC：UV/OV标记和控制逻辑
"GOOD"："良好"

图 2 是 LTC6801 基本组件的方框图。一个 12 位增量累加 AD 转换器 (ADC) 对多达 12 节电池以及两个温度传感器的电压进行滤波和数字化。一个 5V 的稳压器和一个精确微调的 3V ADC 电压基准是内置的。器件全部工作特性的设定都由将器件引脚搭接到 5V 稳压器、3V 基准或 V- 来实现。无需外部组件。

图 3：电池电压报警门限的选择是通过引脚搭接设定的。

单独的引脚控制 OV 和 LV 门限，这样它们就可以独立设定。

Cell Voltage Thresholds：电池电压门限
Cell Voltage：电池电压
Pin Strap Programming Voltage Combinations：引脚搭接设定电压组合

图 3 绘出的是可设定的过压和欠压门限范围。选择过压 (OV) 门限是为了使用具有3.3V 标称电压和 4.2V 告警电平的锂离子电池，而欠压 (UV) 门限对电池电量耗尽提供一个合理的指示。OV 和 UV 门限由不同的引脚设定，因此任何组合都有可能。OV 和 UV 电平必须设定，以在不是太接近正常电池电压时，就可指示某件事可能出错了，否则有可能引起故障检测电路出现讨厌的跳变。

还有可能给这些门限设定高达 500mV 的固定迟滞。当检测到的故障触发的动作有可能引起电池上的电压变化时，如立即断开负载与电池组的连接，设定固定迟滞很有用。迟滞可以防止跳进和跳出故障状态。

另外两个可以通过引脚搭接设定的功能是，电池检查的重复率以及所连接的电池数量。所有 12 节电池以及温度输入都可以每隔 15ms、130ms 或 500ms 检查一次。较小的占空比导致从电池组抽取的电源电流较小。电池数量可以在 4 节到 12 节之间设定。这确保只对实际连接的电池进行故障检测。

可以将任意数目的 LTC6801 彼此堆叠起来，以监视非常高电压系统中数百个单独的电池，见图 4。启用时钟被缓冲，两条信号线上的输出连接到电池组中下一个较高端器件的使能输入。启用时钟蜿蜒地进出每个器件，一直到电池组的顶端。同样，每个器件非常重要的状态输出时钟向下传递至电池组中下一个较低端器件的状态输入引脚。状态时钟的频率与启用时钟相同，并可位于 2kHz 至 50kHz 之间。如果任何时间在任何电池组的任何地方检测到任何故障，则负责监视受损电池的器件的状态时钟将停止电平变换。该静态条件将沿着电池组向下传播至底端器件。运用某种形式的边缘检测的任何器件 (例如：看门狗定时器或计数器捕获/比较功能部件) 均可用于监视电池组中底端器件的状态输出线。当某个时钟转换被错过时，该器件能够产生信号以对一般性故障进行维修。

图 4：任何数量的 LTC6801 电池监视器都可以叠置。

由于叠置的器件工作电压不同，因此需要 AC 耦合使能和状态信号。

提供一个用于状态线的连续时钟是一项重要的功能。使用一种静态逻辑电平来指示所有的