鉅大LARGE | 點擊量：605次 | 2022年03月30日
利用LTC6801進行鋰離子電池管理系統 (BMS) 的故障監視
本文將闡述如何通過使用LTC6801故障監視IC，提高一種高壓鋰離子電池組的長期可靠性。在電動型汽車、不中斷電源、醫療儀器甚至電動工具等應用中，用電池作電源是一種持續不斷的發展趨勢，這些應用每種都有不同程度的可靠性預期。
長壽命電池電源面對的挑戰
關于電動汽車和大量其它類型的便攜式設備來說，電池已經成為一種重要的非傳統能源。鋰離子電池非常受歡迎，因為與具有相同能量密度的其它化學組成的電池相比，鋰離子電池的能量密度允許鋰離子電池組更小、更輕。關于大功率應用來說，如電動型汽車，要疊置數百個電池以形成一個高壓電源，這種電源出現更小的電流，可使用更細和重量更輕的導線。在這類汽車應用中，駕駛員的安全是第一位的，接下來是車主的滿意度。因此，實現安全可靠的長期運行有顯而易見的理由。為達到這個目的，每節電池的電量都必須得到持續監視，以在多年使用的情況下保持最佳水平。
在最簡單的情況下，要求電路測量電池組中每節電池的電壓。這種測量一般是由一個AD轉換器執行的，AD轉換器將信息傳遞給一個微控制器。該控制器細致地管理所有電池的充電和放電，這樣電池工作時就不會超出一個嚴格的范圍，而超出這個范圍可能極大地縮短電池壽命。面對一個系統中可能有數百個單個電池的情況，一種集成式測量電路可以極大地節省組件數。凌力爾特公司供應的LTC6802就是這樣一種集成式功能構件。通過一個內置的12位ADC，它可以測量和報告多達12節電池以及兩個溫度傳感器上的電壓。任何數量的電池都可以相互疊置，所測得的每一組(由12個電池組成)電壓串行傳送到一個主微控制器。這些測量器件和控制器形成了電池管理系統的核心。
關于延長電池的可用壽命來說，仔細控制每節電池的充電狀態是極其重要的，但是這也許還不足以讓要求越來越高的汽車客戶滿意。就敏感電子產品而言，汽車展現了一種嚴酷和危險的運行環境。要想無憂無慮地獲得長久滿意，對系統進行假設分析是必要的。幾個要考慮的問題也許是：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
假如連接電池的一條導線斷開了會怎么樣?
假如電壓測量準確度偏移會怎么樣?
假如內部寄存器位保持某個數值不變，總是指示一個良好的電池電壓讀數，會怎么樣?
假如測量IC不知怎么被嚴重的系統電壓瞬態損壞了，會怎么樣?
潛伏最深的問題可能使控制器錯誤地確定，一節電池或一個電池組處于完美狀態，而事實是，電池或電池組未以正確方法測量。之后，這些電池可能完全放電或被危險地過沖電，而系統卻一點兒都沒意識到。要某個東西來監視監視器，以實現更高水平的可靠運行。
用LTC6801進行電池管理系統(BMS)的故障監視
一種可替代完全冗余測量方法的方法是，將故障監視電路與測量器件并聯，以起到復核系統基本功能的用途。圖1電路顯示對一個由12個鋰離子電池組成的電池組執行的這種方法，該方法使用一個LTC6802測量器件和一個伴隨的LTC6801故障監視器件。
圖1：結合電池測量與故障檢測，以提高可靠性。
LTC6802供應準確的測量，而LTC6801檢查每節電池的過壓/欠壓狀態。
通過按照指令測量和報告每節電池的電壓，并將放電電流加到電池上以分配每節電池的電量，LTC6802-1成為該系統中的重要電子組件。數據通過SpI串行數據鏈路傳送到控制器。同時，LTC6801還監視電池組中的每節電池。不用系統控制器的干預，LTC6801就能周期性地對每節電池的電壓采樣，并執行簡單的欠壓和過壓比較。假如所有情況都正常，那么LTC6801就在狀態輸出(StatusOutput)線上供應一個差分時鐘信號。假如有任何事情不正確，那么這個時鐘就停止。至于問題的本質，LTC6801不供應任何信息，因為它只是指示某件事不正確。這個時鐘一旦停止，那么控制器就可以執行診斷程序，以確定出現了什么問題。
