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基于LTC6801的电池管理系统的故障监视
基于LTC6801的电池管理系统的故障监视 本文将阐述如何通过使用 LTC6801 故障监视 IC,提高一种高压锂离子电池组的长期可靠性。在电动型汽车、不中断电源、医疗仪器甚至电
本文将阐述如何通过使用 LTC6801 故障监视 IC,提高一种高压锂离子电池组的长期可靠性。在电动型汽车、不中断电源、医疗仪器甚至电动工具等应用中,用电池作电源是一种持续不断的发展趋势,这些应用每种都有不同程度的可靠性预期。
长寿命电池电源面临的挑战
对于电动车和大量其它类型的便携式设备来说,电池已经成为一种主要的非传统能源。对于大功率应用来说,如电动型汽车,需要叠置数百个电池以形成一个高压电源,这种电源产生更小的电流,可使用更细和重量更轻的导线。
在最简单的情况下,要求电路测量电池组中每节电池的电压。这种测量一般是由一个 AD 转换器执行的,AD 转换器将信息传递给一个微控制器。该控制器细致地管理所有电池的充电和放电,这样电池工作时就不会超出一个严格的范围,而超出这个范围可能极大地缩短电池寿命。面对一个系统中可能有数百个单个电池的情况,一种集成式测量电路可以极大地节省组件数。凌力尔特公司提供的 LTC6802 就是这样一种集成式功能构件。
用 LTC6801 进行电池管理系统 (BMS) 的故障监视
一种可替代完全冗余测量方法的方案是,将故障监视电路与测量器件并联,以起到复核系统基本功能的作用。图 1 电路显示对一个由 12 个锂离子电池组成的电池组实施的这种方案,该方案使用一个 LTC6802 测量器件和一个伴随的 LTC6801 故障监视器件。
图 1:结合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。
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提供。
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”
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