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鋰離子電池是一種高效的綠色能源。我們這里不去列舉鋰電的優(yōu)點(diǎn)，僅討論鋰電應(yīng)用的一個(gè)挑戰(zhàn)：安全性。不論是前些年的筆記本電腦自燃事件還是近來的手機(jī)爆炸事件，鋰電都是罪魁禍?zhǔn)住Ｈ绻f筆記本電腦和手機(jī)的電池尺寸較小、造成的危害有限的話，那么將來當(dāng)鋰電應(yīng)用于電動(dòng)汽車的時(shí)候，它一旦爆炸則后果可想而知。 實(shí)際上，鋰電正在從便攜產(chǎn)品向能源、工業(yè)和汽車領(lǐng)域擴(kuò)散。新能源如風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電在全球都是迅速增長的熱點(diǎn)領(lǐng)域。美國政府近期為替代能源的研發(fā)投入了300億美元，中國政府也為新能源投入了大量資金并提供了優(yōu)惠的政策。然而，這些能源由于其輸出功率的不穩(wěn)定性，都需要儲(chǔ)電設(shè)備來配合，而高壓、大電流的鋰電池組是不錯(cuò)的選擇。 在汽車制造業(yè)，混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)車發(fā)展迅速。ADI公司預(yù)測，未來5年內(nèi)這些汽車的年復(fù)合增長率可達(dá)30%，而鋰電的應(yīng)用將從目前的幾乎0%增長到50%。也就是說，鋰電在工業(yè)和汽車領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開始，10年后這個(gè)市場幾乎不可思量。 然而，除了上面提到的安全性之外，鋰離子電池與鎳氫電池相比還有一件麻煩事：鋰電池組中的每節(jié)電池都需要進(jìn)行電壓和溫度監(jiān)控，而且它們的充電狀態(tài)必須平衡。如果處理不好，鋰電池可能被損壞，而其后果同樣將十分嚴(yán)重——鋰電池非常昂貴。例如，一輛電動(dòng)汽車大約需要100節(jié)鋰電池，總成本達(dá)到1萬美元。 可以看出，高壓鋰電池組的監(jiān)控和保護(hù)不僅重要，而且比較復(fù)雜，成本也較高。如何實(shí)現(xiàn)可靠的監(jiān)控保護(hù)并降低系統(tǒng)成本是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但同樣也是電子廠商的一個(gè)市場機(jī)會(huì)。ADI公司就瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場，剛剛推出了用于鋰電池保護(hù)系統(tǒng)的集成安全監(jiān)控器。 ADI公司的鋰電池監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)如下圖所示。其中AD7280是主監(jiān)控芯片，AD8280是輔助安全芯片。每組芯片可以監(jiān)控并保護(hù)3 至6節(jié)鋰電池。它們是基于高壓放大器技術(shù)直接對鋰電池進(jìn)行監(jiān)測，通過菊花鏈的串聯(lián)形式將信號(hào)通過一個(gè)隔離器傳送到一個(gè)處理器。與過去的方法相比，這個(gè)系統(tǒng)可以節(jié)省大量的隔離器、處理器等器件，大幅降低系統(tǒng)成本和占位面積。該系統(tǒng)可以監(jiān)控鋰電池的過壓、欠壓和過溫狀態(tài)，電壓全溫誤差僅為正負(fù)0.07%（-40到+85攝氏度）。AD7280與AD8280總的最大漏電流僅15微安。 
圖：ADI公司的鋰電池監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng) 主監(jiān)控器AD7280的框圖和參數(shù)如下圖所示。
圖：AD7280框圖
圖：AD7280關(guān)鍵指標(biāo) AD8280是ADI公司剛剛推出的新產(chǎn)品。它是一個(gè)安全監(jiān)控器，配合主監(jiān)控器AD7280工作，驗(yàn)證主監(jiān)控器的測量結(jié)果，是一個(gè)較低成本的冗余方案，為系統(tǒng)提供另一個(gè)決策依據(jù)。本文開頭闡述了鋰電池安全的重要性，所以這個(gè)冗余方案是必要的，它有助于OEM廠商滿足安全法規(guī)的要求，如ISO26262和IEC61508，以及汽車應(yīng)用的AEC-Q100和EMI標(biāo)準(zhǔn)。 AD8280的原理和典型應(yīng)用電路如下所示。
圖：AD8280電路
圖：AD8280菊花鏈連接 作者：郭慶春 來源：嵌入式公社 |
