用电子器件提高电动汽车的电池性能

作者：时间：2013-05-22来源：网络收藏

mV of additional measurement error due to PCB assembly：由于PCB组装而产生的额外测量误差(单位mV)
Number of units out of 10：来自10个器件的个数
Competitor：竞争对手的器件

Hours in the test chamber with, then without a cup of water：在有、然后是没有一杯水的测量室中的时间(小时)
mV of additional measurement error due to humidity：由于湿度而产生的额外测量误差(单位mV)
Competitor：竞争对手的器件

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于长期基准漂移而产生的额外测量误差(单位mV)
LTC6802 Worst Case Measured bandgap Drift：LTC6802在最差情况下测得的带隙漂移
LTC6804 Worst Case Measured Zener Drift (data from LT1021)：LTC6804在最差情况下测得的齐纳漂移(数据来自LT1021)

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于长期基准漂移而产生的额外测量误差(单位mV)
Estimated mV Error = X * 3.3. / (SQRT[hours/1000]) / 1000：估计的mV误差 = X * 3.3/ [√ (小时/1000)] / 1000
LTC other bandgap based AFE IC's：LTC6802和其他基于带隙的AFE IC
图3：生产之后的测量误差。由于真实世界因素(a)PCB组装应力、(b)湿度变化、(c)所测得的基准漂移和(d)估计的长期基准漂移而产生的3.3V电池测量误差。

湿度是另一个考虑因素。潮气渗进塑料封装，并改变机械应力。对应力敏感的基准会出现电压变化。最后，还有长期漂移。在IC封装组装过程中，芯片会受到应力。这种应力随着时间推移而缓慢释放，导致基准产生变化。在运行数千小时以后，这种影响会减小，这就是长期漂移规定以ppm/√kHr为单位的原因。图3显示了3000小时以后所测得的漂移以及预计15年以后的漂移。

总之，提高电池测量准确度可提高性能。就真实世界应用的测量准确度而言，采用齐纳电压基准的AFE IC是最佳技术，正如图3中的产品比较所示。

新的隔离式数据链实现模块化电池组

电池组设计师受到激励开发模块化系统。16kW-hr的电池也许不便于放入汽车内的单个舱中。此外，为了经济的适用性和保修，8,000欧元(10,235美元)的电池组可以分成小的模块。而且，单个模块化电池组设计可以扩大或缩小，以满足很多不同汽车平台的需求。

倘若把一个大型电池组拆分成若干个较小的模块，则会使电气连接的设计变得复杂化。在电池模块和控制电路之间传输数据需要一个线束。线束将遭受严重的电磁干扰(EMI)。必须仔细注意数据通信硬件和软件。AFE IC领域的新发明可以极大地降低数据通信的成本，同时保护电池组免受EMI影响。

2012年生产具备模块化电池组的汽车一般采用结合的CAN(控制器局域网)通信和数字隔离器，如图4所示。CAN用两条导线提供坚固的通信。一个小型微处理器(MPU)将数据从CAN协议转换到AFE IC更简单的SPI或I2C协议。模块之间的隔离由一个数字隔离器IC提供，这有时需要一个隔离式电源。CAN收发器、MPU和隔离器IC合起来的成本大约为3.5欧元(4.50美元)。

CONTROL MODULE：控制模块
BATTERY MODULE：电池模块
12 CELLS：12节电池
~3.5 EUROS：大约3.5欧元
图4：运用CAN的隔离式数据通信

新的LTC6804 AFE IC消除了CAN的成本和软件复杂性问题，同时在模块之间提供坚固和隔离式两线数据传送。图5显示，用LTC6804的isoSPI端口与一个简单的脉冲变压器相结合，实现了电池模块的互连。另一种凌力尔特IC是LTC6820隔离式SPI接口IC，将任何微处理器的SPI端口连接到isoSPI总线。来自微处理器的时钟、数据和芯片选择信号由LTC6820编码成不同的脉冲。LTC6804将这些脉冲解码回时钟、数据和芯片选择信号。微处理器将LTC6804 AFE IC看作一个简单的SPI外围设备。透明的isoSPI总线提供电流隔离和抵抗EMI的能力。