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隨著電動汽車和油電混合動力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統很快將實現眾多的綠色技術應用。當今的電動汽車和油電混合動力車采用的是NiMH電池，如果采用鋰離子電池必須解決諸多技術難題。這個由兩部分組成的文章討論如何解決這些技術難題。 對于一個基于電池的系統(典型鋰離子電池具有4.2V的滿充電電壓)，必須采用串聯方式將許多電池連接在一起。請注意，作為一長串電池的一部分，任何單個電池發生故障都將導致整個電池組無法使用，而且在電池串中每添加一個電池都會增加這種風險。 采用鋰離子電池來制作一個高電壓電池組的挑戰并非微不足道。不能像對待單個電源那樣來對一個鋰離子電池組進行充電和放電。對于那些容量略小的電池而言，在經過多個充電和放電周期之后，其SOC將逐漸與其他電池產生偏差。如果不對每個電池的SOC進行周期性的均衡或平衡處理，那么有些電池最后將發生過度充電或過度放電的現象，從而造成受損，并最終導致整個電池組發生故障。因此，一個電池控制系統必須謹慎地管理每個電池。 這個問題可以劃分為數據采集和控制兩個方面。控制方面包括根據系統數據來對每個電池進行充電和放電的算法和方法。這在很大程度上取決于具體應用，且常常涉及那些受到嚴密保護的知識產權。數據采集通過電池組接口來完成，該接口必須沿著高電壓電池組快速而準確地測量每個電池的電壓。這需要具備從一個0V至1,000V以上(當提升電池組電壓時)的共模電壓來抽取一個小差分電壓的能力。這是一個棘手的難題，需要多種高性能模擬功能。 1 基于高性能多節電池監視IC的方案 凌力爾特(Linear)公司的LTC6802可處理大型電池組的數據采集任務，而且特別適合于鋰離子電池。LTC6802可與一個包括多達12個單獨電池的電池串中的每個電池直接相連。通過一個獨特的電平移位串行接口把多個LTC6802器件串聯起來(無需使用光耦合器或光隔離器)，可實現長串串接電池中每節電池的精準電壓監視。當把多個LTC6802器件串聯起來，它們就能夠同時工作，快速而準確地完成電池組中所有電池的電壓測量。電壓測量準確度高于99.75%，且一個電池組中所有電池的電壓測量都能在13ms的時間之內完成。可每節電池均進行了欠壓和過壓條件監視，并提供一個相關聯的MOSFET開關，用來對過充電電池進行放電。 每個LTC6802通過一個支持廣播和編址命令的1MHz串行接口進行通信。另外，該器件還包括兩個熱敏電阻輸入、兩個GPIO線和一個5V穩壓器。該器件對充滿挑戰性的汽車環境進行了特殊的考慮。LTC6802專為在工業溫度范圍內工作而設計，具有高 ESD、EMI和噪聲免疫力，并內置診斷和自測試功能。 這款高集成度、高性能多節電池監視IC解決了當今先進電池系統所面臨的諸多問題。由于可在整個工作溫度范圍內進行高精度的電壓測量，它使得電池能在其整個可用SOC范圍內使用，不用擔心電池會超出這些限值。這種魯棒性將使該器件能夠在汽車環境中可靠地工作。此外，高集成度還可使電池系統滿足苛刻的成本、空間和可制造性約束條件。 2 本文小結 經過了多年的努力和穩步發展之后，高能量電池系統不久就能滿足人們日常使用的需要，尤其是能作為電動汽車和油電混合動力車的一部分。該技術有望在全球范圍內大幅度地提升能量效率，并使人們更加重視替代能源。在實現這些目標之前，必須解決諸多層面的技術問題，以構建實用、經濟和可靠的電池系統。凌力爾特的LTC6802便是解決其中一個主要問題的產品。這款電池監視IC把數據采集任務的處理電路集成在單個器件之中，支持非常長的電池串。隨著電動汽車和油電混合動力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統很快將實現眾多的綠色技術應用。 |
