鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:606次 | 2022年03月30日
利用LTC6801進(jìn)行鋰離子電池管理系統(tǒng) (BMS) 的故障監(jiān)視
本文將闡述如何通過使用LTC6801故障監(jiān)視IC,提高一種高壓鋰離子電池組的長期可靠性。在電動(dòng)型汽車、不中斷電源、醫(yī)療儀器甚至電動(dòng)工具等應(yīng)用中,用電池作電源是一種持續(xù)不斷的發(fā)展趨勢,這些應(yīng)用每種都有不同程度的可靠性預(yù)期。
長壽命電池電源面對的挑戰(zhàn)
關(guān)于電動(dòng)汽車和大量其它類型的便攜式設(shè)備來說,電池已經(jīng)成為一種重要的非傳統(tǒng)能源。鋰離子電池非常受歡迎,因?yàn)榕c具有相同能量密度的其它化學(xué)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(guān)于大功率應(yīng)用來說,如電動(dòng)型汽車,要疊置數(shù)百個(gè)電池以形成一個(gè)高壓電源,這種電源出現(xiàn)更小的電流,可使用更細(xì)和重量更輕的導(dǎo)線。在這類汽車應(yīng)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(shí)現(xiàn)安全可靠的長期運(yùn)行有顯而易見的理由。為達(dá)到這個(gè)目的,每節(jié)電池的電量都必須得到持續(xù)監(jiān)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(jié)電池的電壓。這種測量一般是由一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的,AD轉(zhuǎn)換器將信息傳遞給一個(gè)微控制器。該控制器細(xì)致地管理所有電池的充電和放電,這樣電池工作時(shí)就不會(huì)超出一個(gè)嚴(yán)格的范圍,而超出這個(gè)范圍可能極大地縮短電池壽命。面對一個(gè)系統(tǒng)中可能有數(shù)百個(gè)單個(gè)電池的情況,一種集成式測量電路可以極大地節(jié)省組件數(shù)。凌力爾特公司供應(yīng)的LTC6802就是這樣一種集成式功能構(gòu)件。通過一個(gè)內(nèi)置的12位ADC,它可以測量和報(bào)告多達(dá)12節(jié)電池以及兩個(gè)溫度傳感器上的電壓。任何數(shù)量的電池都可以相互疊置,所測得的每一組(由12個(gè)電池組成)電壓串行傳送到一個(gè)主微控制器。這些測量器件和控制器形成了電池管理系統(tǒng)的核心。
關(guān)于延長電池的可用壽命來說,仔細(xì)控制每節(jié)電池的充電狀態(tài)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(chǎn)品而言,汽車展現(xiàn)了一種嚴(yán)酷和危險(xiǎn)的運(yùn)行環(huán)境。要想無憂無慮地獲得長久滿意,對系統(tǒng)進(jìn)行假設(shè)分析是必要的。幾個(gè)要考慮的問題也許是:
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(dǎo)線斷開了會(huì)怎么樣?
假如電壓測量準(zhǔn)確度偏移會(huì)怎么樣?
假如內(nèi)部寄存器位保持某個(gè)數(shù)值不變,總是指示一個(gè)良好的電池電壓讀數(shù),會(huì)怎么樣?
假如測量IC不知怎么被嚴(yán)重的系統(tǒng)電壓瞬態(tài)損壞了,會(huì)怎么樣?
潛伏最深的問題可能使控制器錯(cuò)誤地確定,一節(jié)電池或一個(gè)電池組處于完美狀態(tài),而事實(shí)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(xiǎn)地過沖電,而系統(tǒng)卻一點(diǎn)兒都沒意識到。要某個(gè)東西來監(jiān)視監(jiān)視器,以實(shí)現(xiàn)更高水平的可靠運(yùn)行。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
用LTC6801進(jìn)行電池管理系統(tǒng)(BMS)的故障監(jiān)視
一種可替代完全冗余測量方法的方法是,將故障監(jiān)視電路與測量器件并聯(lián),以起到復(fù)核系統(tǒng)基本功能的用途。圖1電路顯示對一個(gè)由12個(gè)鋰離子電池組成的電池組執(zhí)行的這種方法,該方法使用一個(gè)LTC6802測量器件和一個(gè)伴隨的LTC6801故障監(jiān)視器件。
圖1:結(jié)合電池測量與故障檢測,以提高可靠性。
LTC6802供應(yīng)準(zhǔn)確的測量,而LTC6801檢查每節(jié)電池的過壓/欠壓狀態(tài)。
通過按照指令測量和報(bào)告每節(jié)電池的電壓,并將放電電流加到電池上以分配每節(jié)電池的電量,LTC6802-1成為該系統(tǒng)中的重要電子組件。數(shù)據(jù)通過SpI串行數(shù)據(jù)鏈路傳送到控制器。同時(shí),LTC6801還監(jiān)視電池組中的每節(jié)電池。不用系統(tǒng)控制器的干預(yù),LTC6801就能周期性地對每節(jié)電池的電壓采樣,并執(zhí)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(tài)輸出(StatusOutput)線上供應(yīng)一個(gè)差分時(shí)鐘信號。假如有任何事情不正確,那么這個(gè)時(shí)鐘就停止。至于問題的本質(zhì),LTC6801不供應(yīng)任何信息,因?yàn)樗皇侵甘灸臣虏徽_。這個(gè)時(shí)鐘一旦停止,那么控制器就可以執(zhí)行診斷程序,以確定出現(xiàn)了什么問題。