《電子技術(shù)應(yīng)用》
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詳解電動(dòng)汽車中的電池組監(jiān)控IC
摘要: 電池芯、超級(jí)電容和燃料電池芯都需要小心監(jiān)護(hù),以擴(kuò)展諸如電動(dòng)汽車和混合型汽車中的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用范圍,延長其壽命,并確保其安全性。電池正在一系列汽車應(yīng)用中得到發(fā)展。微型混合型汽車采用傳統(tǒng)的12V鉛酸電池,并有交流發(fā)電機(jī)-電機(jī)單元,汽車停車時(shí)可以讓引擎停機(jī)。
Abstract:
Key words :

  電池芯、超級(jí)電容" title="超級(jí)電容">超級(jí)電容和燃料電池芯都需要小心監(jiān)護(hù),以擴(kuò)展諸如電動(dòng)汽車" title="電動(dòng)汽車">電動(dòng)汽車和混合型汽車中的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用范圍,延長其壽命,并確保其安全性(圖1)。電池正在一系列汽車應(yīng)用中得到發(fā)展。微型混合型汽車采用傳統(tǒng)的12V鉛酸電池,并有交流發(fā)電機(jī)-電機(jī)單元,汽車停車時(shí)可以讓引擎停機(jī)。當(dāng)踩下油門時(shí),引擎會(huì)順滑地起動(dòng),然后正常運(yùn)行。而混合型汽車有更大的電池,如豐田公司的Prius、本田公司的Insight和雪佛蘭的Volt。這些電池產(chǎn)生的電壓超過200V。傳統(tǒng)電池芯的化學(xué)類型是NiMH(鎳金屬-氫化物),但很多鋰化學(xué)技術(shù)能在某種重量下提供更高的能量(圖2)。全電動(dòng)汽車(如Tesla的Roadster和尼桑的Leaf)都有最大的電池,它們電池組" title="電池組">電池組的電壓范圍從300V 400V。

 

  

 

  電池電壓越高,在給定功率下的電流就會(huì)越低,從而減小了昂貴銅線電纜的直徑。更重要的是,較高的電壓可以采用較大輸出的電機(jī)繞組。2004年,豐田為Prius增加了一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器,將電池組電壓從200V升高至500V。這一步驟使豐田重新設(shè)計(jì)了推進(jìn)電機(jī),將扭矩從350 Nm提高到400 Nm,而功率從33 kW提高到50 kW(參考文獻(xiàn)1)。

  數(shù)據(jù)中心亦將300V電池串用于UPS(不間斷電源)備份電源。在這種應(yīng)用中,鋰離子電池正在替代鉛酸電池。汽車?yán)昧虽囯x子更好的重量能量密度,即每磅或每千克的能量。UPS應(yīng)用則利用了鋰離子電池的體積能量密度。數(shù)據(jù)中心的空間都很昂貴,盡管鋰離子電池系統(tǒng)價(jià)格可能較高,但它占據(jù)的空間只有鉛酸電池系統(tǒng)的四分之一。這一事實(shí)通常能讓數(shù)據(jù)中心將電池和轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)放在一間屋子里。有些數(shù)據(jù)中心正在考慮去掉轉(zhuǎn)換器,而將直流電源輸送給可以接受直流輸入的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

 

 

  由于鋰離子電池的尺寸小,它們?cè)陔娋W(wǎng)級(jí)應(yīng)用中可獲得與數(shù)據(jù)中心相同的效益。有些電網(wǎng)級(jí)方案傾向采用燃料電池,而高壓燃料電池組要求與電化學(xué)電池相同的精心監(jiān)護(hù)。燃料電池芯還有特殊要求,在使用期間燃料電池芯有兩種極性,會(huì)表現(xiàn)出多種故障模式。IC制造商正在使自己的電池組監(jiān)護(hù)芯片適應(yīng)于承受這些電池芯的負(fù)電壓。

 

  

  圖2,電動(dòng)汽車與UPS應(yīng)用都可能使用多種電池類型,它們都需要用電池組測量IC作監(jiān)控(Linear Technology公司提供)。

 

  當(dāng)監(jiān)護(hù)超級(jí)電容組時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似的問題。用戶希望獲得電容的全部能量,而這樣就意味著要將其放電至0V。如果出現(xiàn)這種情況,則介電效應(yīng)將使電容出現(xiàn)一個(gè)負(fù)電壓,一般可達(dá)-0.5V。有些IC制造商正在改進(jìn)自己的電池組芯片,使之能承受負(fù)電勢(shì)。超級(jí)電容存儲(chǔ)的能量少于電池或燃料電池,因此較少用于高能應(yīng)用(見附文1“電池的化學(xué)特性”)。

 

  電池芯監(jiān)控

 

  汽車與UPS制造商都希望精確地監(jiān)控一個(gè)電池組中的每只電池芯。Analog Devices公司混合與電動(dòng)汽車行業(yè)營銷經(jīng)理Paul Maher說:“你肯定不愿因?yàn)橐恢粔碾姵匦径屍囃O聛?,但過熱情況下就得停車了。”對(duì)汽車電池的監(jiān)控非常關(guān)鍵。他補(bǔ)充說:“一臺(tái)筆記本電腦的電池預(yù)計(jì)可使用兩年,但一個(gè)汽車電池組應(yīng)可持續(xù)10年。”

  測量必須很精確,因?yàn)閿?shù)毫伏電壓可能代表著大量的電荷。測量有一種共模問題,它要在有數(shù)百伏共模電勢(shì)情況下,嘗試對(duì)電池芯的精確測量。這種測量不是可以使用集成ADC的直流測量。電池電壓可能以千赫的速率做改變,原因是電機(jī)變頻器電路的斬波動(dòng)作。此外,測量系統(tǒng)" title="測量系統(tǒng)">測量系統(tǒng)還需要有隔直措施,因?yàn)殡姵仉妷汉芪kU(xiǎn)。芯片必須耗電很低,這樣才不會(huì)消耗掉電池能量。除了測量本身的困難以外,還必須將測量結(jié)果送至汽車或數(shù)據(jù)中心的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。

 

  

  圖3,本電路解決了共模電壓的測量問題,方法是通過一個(gè)小型隔離變壓器,傳送電池芯電壓與二極管壓降。

 

  電池組監(jiān)控電路的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是精度?,F(xiàn)代鋰離子電池芯有一個(gè)平坦的放電曲線。德州儀器公司功率營銷經(jīng)理Matthew Borne稱:“在對(duì)電池芯的充電狀態(tài)估測時(shí),5 mV的測量誤差代表10%的錯(cuò)誤。”必須停止電池的放電,否則會(huì)損壞電池,因此較高的精度直接對(duì)應(yīng)著更大的范圍;一個(gè)4V電池芯上的8 mV準(zhǔn)確度對(duì)應(yīng)0.2%的精度。要提供0.2%的系統(tǒng)精度,電壓基準(zhǔn)在時(shí)間和溫度上的精度都必須為約0.1%(參考文獻(xiàn)2)。

  一旦獲得了足夠的精度,就面臨著另一個(gè)問題:測量一只可能與十幾只其它電池芯串聯(lián)的4V電池芯。如果打算用衰減器來測量電池芯電壓,就可能需要精密電阻分壓器(見附文2“共模問題”)。薄膜電阻并不夠精確,不能隨溫度而保持足夠緊密的跟蹤性。

  電池芯、超級(jí)電容和燃料電池芯都需要小心監(jiān)護(hù),以擴(kuò)展諸如電動(dòng)汽車和混合型汽車中的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用范圍,延長其壽命,并確保其安全性(圖1)。電池正在一系列汽車應(yīng)用中得到發(fā)展。微型混合型汽車采用傳統(tǒng)的12V鉛酸電池,并有交流發(fā)電機(jī)-電機(jī)單元,汽車停車時(shí)可以讓引擎停機(jī)。當(dāng)踩下油門時(shí),引擎會(huì)順滑地起動(dòng),然后正常運(yùn)行。而混合型汽車有更大的電池,如豐田公司的Prius、本田公司的Insight和雪佛蘭的Volt。這些電池產(chǎn)生的電壓超過200V。傳統(tǒng)電池芯的化學(xué)類型是NiMH(鎳金屬-氫化物),但很多鋰化學(xué)技術(shù)能在某種重量下提供更高的能量(圖2)。全電動(dòng)汽車(如Tesla的Roadster和尼桑的Leaf)都有最大的電池,它們電池組的電壓范圍從300V 400V。

 

  

 

  電池電壓越高,在給定功率下的電流就會(huì)越低,從而減小了昂貴銅線電纜的直徑。更重要的是,較高的電壓可以采用較大輸出的電機(jī)繞組。2004年,豐田為Prius增加了一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器,將電池組電壓從200V升高至500V。這一步驟使豐田重新設(shè)計(jì)了推進(jìn)電機(jī),將扭矩從350 Nm提高到400 Nm,而功率從33 kW提高到50 kW(參考文獻(xiàn)1)。

  數(shù)據(jù)中心亦將300V電池串用于UPS(不間斷電源)備份電源。在這種應(yīng)用中,鋰離子電池正在替代鉛酸電池。汽車?yán)昧虽囯x子更好的重量能量密度,即每磅或每千克的能量。UPS應(yīng)用則利用了鋰離子電池的體積能量密度。數(shù)據(jù)中心的空間都很昂貴,盡管鋰離子電池系統(tǒng)價(jià)格可能較高,但它占據(jù)的空間只有鉛酸電池系統(tǒng)的四分之一。這一事實(shí)通常能讓數(shù)據(jù)中心將電池和轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)放在一間屋子里。有些數(shù)據(jù)中心正在考慮去掉轉(zhuǎn)換器,而將直流電源輸送給可以接受直流輸入的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

  由于鋰離子電池的尺寸小,它們?cè)陔娋W(wǎng)級(jí)應(yīng)用中可獲得與數(shù)據(jù)中心相同的效益。有些電網(wǎng)級(jí)方案傾向采用燃料電池,而高壓燃料電池組要求與電化學(xué)電池相同的精心監(jiān)護(hù)。燃料電池芯還有特殊要求,在使用期間燃料電池芯有兩種極性,會(huì)表現(xiàn)出多種故障模式。IC制造商正在使自己的電池組監(jiān)護(hù)芯片適應(yīng)于承受這些電池芯的負(fù)電壓。

 

  

  圖2,電動(dòng)汽車與UPS應(yīng)用都可能使用多種電池類型,它們都需要用電池組測量IC作監(jiān)控(Linear Technology公司提供)。

 

  當(dāng)監(jiān)護(hù)超級(jí)電容組時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似的問題。用戶希望獲得電容的全部能量,而這樣就意味著要將其放電至0V。如果出現(xiàn)這種情況,則介電效應(yīng)將使電容出現(xiàn)一個(gè)負(fù)電壓,一般可達(dá)-0.5V。有些IC制造商正在改進(jìn)自己的電池組芯片,使之能承受負(fù)電勢(shì)。超級(jí)電容存儲(chǔ)的能量少于電池或燃料電池,因此較少用于高能應(yīng)用(見附文1“電池的化學(xué)特性”)。

 

  電池芯監(jiān)控

 

  汽車與UPS制造商都希望精確地監(jiān)控一個(gè)電池組中的每只電池芯。Analog Devices公司混合與電動(dòng)汽車行業(yè)營銷經(jīng)理Paul Maher說:“你肯定不愿因?yàn)橐恢粔碾姵匦径屍囃O聛?,但過熱情況下就得停車了。”對(duì)汽車電池的監(jiān)控非常關(guān)鍵。他補(bǔ)充說:“一臺(tái)筆記本電腦的電池預(yù)計(jì)可使用兩年,但一個(gè)汽車電池組應(yīng)可持續(xù)10年。”

  測量必須很精確,因?yàn)閿?shù)毫伏電壓可能代表著大量的電荷。測量有一種共模問題,它要在有數(shù)百伏共模電勢(shì)情況下,嘗試對(duì)電池芯的精確測量。這種測量不是可以使用集成ADC的直流測量。電池電壓可能以千赫的速率做改變,原因是電機(jī)變頻器電路的斬波動(dòng)作。此外,測量系統(tǒng)還需要有隔直措施,因?yàn)殡姵仉妷汉芪kU(xiǎn)。芯片必須耗電很低,這樣才不會(huì)消耗掉電池能量。除了測量本身的困難以外,還必須將測量結(jié)果送至汽車或數(shù)據(jù)中心的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。

 

  

  圖3,本電路解決了共模電壓的測量問題,方法是通過一個(gè)小型隔離變壓器,傳送電池芯電壓與二極管壓降。

 

  電池組監(jiān)控電路的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是精度?,F(xiàn)代鋰離子電池芯有一個(gè)平坦的放電曲線。德州儀器公司功率營銷經(jīng)理Matthew Borne稱:“在對(duì)電池芯的充電狀態(tài)估測時(shí),5 mV的測量誤差代表10%的錯(cuò)誤。”必須停止電池的放電,否則會(huì)損壞電池,因此較高的精度直接對(duì)應(yīng)著更大的范圍;一個(gè)4V電池芯上的8 mV準(zhǔn)確度對(duì)應(yīng)0.2%的精度。要提供0.2%的系統(tǒng)精度,電壓基準(zhǔn)在時(shí)間和溫度上的精度都必須為約0.1%(參考文獻(xiàn)2)。

  一旦獲得了足夠的精度,就面臨著另一個(gè)問題:測量一只可能與十幾只其它電池芯串聯(lián)的4V電池芯。如果打算用衰減器來測量電池芯電壓,就可能需要精密電阻分壓器(見附文2“共模問題”)。薄膜電阻并不夠精確,不能隨溫度而保持足夠緊密的跟蹤性。

  電容可以充到電池芯電壓,然后將它們切換到一個(gè)以機(jī)架為基準(zhǔn)的電勢(shì)。這種所謂的飛電容(flying-capacitor)方法可以工作,但有缺點(diǎn)。例如,Maxim Integrated Products公司的汽車與工業(yè)電池產(chǎn)品業(yè)務(wù)經(jīng)理Stephen G LaJeunesse認(rèn)為,電容會(huì)開始在不同電勢(shì)的電池芯之間傳送失配的電荷。他說:“它們還需要大電壓開關(guān),而這些開關(guān)有自身的損耗,”從而降低了電路的效率。

  Linear Technology公司資深科學(xué)家Jim Williams開發(fā)了一種新穎電路,采用小型廉價(jià)變壓器查詢每只電池芯的電壓(圖3與參考文獻(xiàn)3)。電路工作情況良好,但變壓器增加了成本,也會(huì)由于震動(dòng)而出現(xiàn)故障。

  電池組監(jiān)控IC" title="監(jiān)控IC">監(jiān)控IC的制造商避免共模問題的方法是將芯片浮接在電池組的電壓上。它們將模擬測量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值,然后將這些數(shù)字位下送給其它芯片的daisy鏈。這個(gè)步驟可去掉系統(tǒng)中的電阻衰減器,并且測量中不會(huì)有任何的共模衰減誤差(圖4)。

 

  

 

  將測量芯片置于daisy鏈中,還有其它重要的要求。它需要一個(gè)隔離絕緣器,而不是多個(gè)。幾十年前,工程師們要通過絕緣屏障來傳送模擬電壓。電池組監(jiān)控芯片結(jié)構(gòu)是當(dāng)前的趨勢(shì)。測量模擬電壓,然后將該電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字位。將數(shù)字化數(shù)據(jù)傳送過一個(gè)隔直屏障有很多種方法(參考文獻(xiàn)4)。可以采用光耦、隔直電容、變壓器隔離器、RF隔離器,甚至是磁致伸縮隔離器。如果是通過隔離屏障發(fā)送模擬電平,則可以采用delta-sigma調(diào)制器,如Avago的產(chǎn)品。

  一旦確保了精確測量,并解決了共模問題,還必須確認(rèn)滿足了設(shè)計(jì)的功率要求。電池組本身能為大多數(shù)電池監(jiān)控IC提供電源,而這意味著會(huì)耗盡未充電電池的電能。另外同樣重要的是,每個(gè)芯片都必須有相同的功耗,這樣某只芯片的功耗就不會(huì)超過周邊芯片,從而造成一組電池芯的不平衡。另外,也可以用汽車電池或外接電源提供隔離電源,如Analog Devices公司為其監(jiān)控芯片所做的那樣(圖5)。這樣,監(jiān)控電路就不會(huì)消耗動(dòng)力電池的能量。

 

  

 

  當(dāng)設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)時(shí),必須要在某個(gè)通信鏈路上發(fā)送數(shù)據(jù)。有些制造商會(huì)將一種簡單的局域串行協(xié)議(如串行外設(shè)接口SPI)轉(zhuǎn)換為一種高級(jí)協(xié)議,如CAN(控制器局域網(wǎng))總線。CAN通信在汽車中的應(yīng)用已有幾十年時(shí)間,證明了其可靠性。

  這些對(duì)測量系統(tǒng)的考慮還只是基本需求。為了滿足汽車制造商對(duì)可靠性和責(zé)任的關(guān)切,我們必須測量電池組中的每個(gè)芯。為了盡量減少所需要的測量轉(zhuǎn)換器數(shù)量,大多數(shù)IC制造商都在自己的電池組監(jiān)控芯片中采用了高壓、有故障保護(hù)的多工器,使芯片能夠精確地測量4只 12只電池芯,然后將測量結(jié)果通過一個(gè)串行總線,傳送給daisy鏈上的下一只芯片。

  當(dāng)裝配工人或機(jī)器采用熱插拔更換方法,將測量電路連接到電池上時(shí),就產(chǎn)生了另一個(gè)重要的可靠性問題。這種方法并不能保證工人先連接上哪只電池芯。對(duì)任意電池芯檢測線的隨意連接會(huì)向硅核心中注入大量電流。Maxim公司的JaJeunesse認(rèn)為芯片必須有加固的節(jié)點(diǎn),他指出芯片并不需要介電絕緣工藝。他說:“DMOS和CMOS已經(jīng)做了這個(gè)工作,但你必須知道電路元件的偏置方法,以及內(nèi)部如何短接晶體管阱和柵。”他告誡IC設(shè)計(jì)者,要用導(dǎo)環(huán)來解決熱載流子的注入問題。

  大多數(shù)制造商都同時(shí)提供外部和片上的溫度檢測,因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠測量出環(huán)境溫度和電池芯溫度。然后,設(shè)計(jì)者可以在充電與安全算法中增加這些溫度因數(shù)??煽啃詥栴}也使得汽車制造商提出了對(duì)全冗余測量系統(tǒng)的要求(圖6與參考文獻(xiàn)5)。在這些結(jié)構(gòu)中,一組daisy鏈接的芯片做測量,另一組芯片則用設(shè)定了最大最小極限值的比較器,監(jiān)控測量情況。Intersil等制造商都努力保證芯片之間的串行通信是無源的,原因是:如果一只芯片出現(xiàn)電氣失效情況,它仍然能讓daisy鏈上的所有其它芯片的通信通過。大多數(shù)的電池組測量芯片還有雙向串行通信,可以用自己系統(tǒng)的BMU(電池管理單元)微控制器查詢芯片,以確保芯片的上電和工作。

 

  

 

  除了這種系統(tǒng)級(jí)冗余以外,很多制造商還在自己的芯片中建立了冗余和自檢功能(參考文獻(xiàn)6)。

  Intersil公司汽車產(chǎn)品營銷經(jīng)理Kenneth Lenk表示這類芯片包含了多種電壓基準(zhǔn)。他補(bǔ)充說,該公司亦在自己的芯片中加入了隱藏的DAC,用于校正和自檢。

  很多制造商都強(qiáng)調(diào)說,他們的器件擁有無源的通信鏈接。這些鏈接即使在芯片失效時(shí)也能繼續(xù)工作。Analog Devices公司精確放大器系列產(chǎn)品經(jīng)理Sam Weinstein稱,制造商不僅要建立內(nèi)部的冗余,還要確保冗余安全芯片的運(yùn)行。他指出,BIST(內(nèi)置自檢)很昂貴,但這是滿足汽車業(yè)要求的基礎(chǔ)。

  一個(gè)工程化委員會(huì)正在將汽車電池組系統(tǒng)的失效保護(hù)以及冗余功能做到ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)26262標(biāo)準(zhǔn)中,ISO組織預(yù)計(jì)將在今年發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)人員采用了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后,就能為他們提供電動(dòng)汽車中模擬、數(shù)字和軟件部件的完整指南。德州儀器、Analog Devices、意法半導(dǎo)體和恩智浦等公司都在提供用于這些任務(wù)關(guān)鍵的先進(jìn)傳動(dòng)模塊的模擬與數(shù)字硬件。

 

  電池環(huán)境

 

  除了汽車電池組的測量以外,還必須使系統(tǒng)能在現(xiàn)代汽車所經(jīng)歷的惡劣環(huán)境下生存。所有這些元件都會(huì)遭受到震動(dòng)與加速度。例如在鐵道上通過鎖鏈懸掛運(yùn)輸汽車時(shí)會(huì)出現(xiàn)最大加速度,表面安裝芯片和無源元件都要防震。

  系統(tǒng)還必須能承受較消費(fèi)電子更寬的溫度范圍。例如,電池芯無法承受+125°C的溫度。并且,大多數(shù)芯片可以工作到+85°C的溫度,Maxim和Analog Devices公司的芯片可工作到+105°C。Intersil和其它制造商提供能在汽車制造商指定溫度下工作的芯片。低溫也會(huì)產(chǎn)生問題。晶體管基射結(jié)電壓和互導(dǎo)會(huì)隨溫度的降低而上升,從而造成放大器的振蕩。

  電池組測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能承受EOS(電氣過載)。例如,當(dāng)某個(gè)技工斷開一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)中引擎的電池電纜,以確定交流發(fā)電機(jī)是否在工作時(shí),就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。此時(shí),交流發(fā)電機(jī)會(huì)向電氣系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)100V脈沖。盡管電動(dòng)汽車電池組芯片可能不會(huì)遭受到這種壓力,但母線連接的電池芯則可能在大電流流過時(shí)遭到損壞,因?yàn)樵陔姵仉妷荷袭a(chǎn)生了一個(gè)大的過沖。

  EMI會(huì)干擾測量,是電動(dòng)汽車中的最大環(huán)境挑戰(zhàn)之一(圖7)。所有走線和高阻節(jié)點(diǎn)都會(huì)受EMI影響,EMI可能破壞對(duì)電池芯電壓的測量。據(jù)Linear Technology公司應(yīng)用經(jīng)理Tim Regan稱,交流紋波可能到處都是。這種紋波來源于轉(zhuǎn)換器的斬波頻率,并加到電機(jī)的電噪聲上。

  Regan補(bǔ)充說:“基本的去耦方法就很有效。”不過,去耦只是一個(gè)開始。還必須注意噪聲源、PCB(印刷電路板)布局,以及屏蔽等。

 

  

  圖7,這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)可向測量系統(tǒng)注入電流,以確保芯片可以承受大電流。覆箔的盒子隔離了外部的輻射,因此不會(huì)影響測量(Linear Technology公司提供)。

 

  一旦從測量中去除了EMI,還需要考慮EMI可能造成daisy鏈中各芯片之間串行通信的損失。芯片之間的通信鏈路可能有不同的長度。Intersil公司的Lenke說:“整個(gè)鏈路上可能有400V??600V的電勢(shì)。”

  電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)者還必須處理磁場的問題,磁場源于在汽車充電器、電池和電機(jī)之間來回穿梭的大電流。屏蔽磁場非常困難,需要沉重的金屬板或鋼板才能將磁場與電子元件隔離開來。與所有其它噪聲問題一樣,解決這一問題的好方法是在源頭抑制。要將所有大電流都局限在小的回路區(qū)域內(nèi)。

  在汽車電池組監(jiān)控系統(tǒng)中,成本是最重要的問題。面向大眾市場的汽車不可能在電池組中裝十幾只60美元的芯片。在這個(gè)意義上,汽車設(shè)計(jì)要比軍用設(shè)計(jì)困難得多,因?yàn)槠嚬静豢赡芡度霟o限的資金,去解決震動(dòng)、溫度以及市場的高性能需求問題。Linear公司信號(hào)調(diào)整產(chǎn)品的總經(jīng)理Erik Soule認(rèn)為,芯片必須有高性能和低成本,可以大批量供應(yīng),有很好的成品率。

  模擬公司的電池組監(jiān)控芯片已獲得了可觀的進(jìn)展。器件必須有高精度、小尺寸,以及良好的特性,因?yàn)閼?yīng)用中有EMI和電氣應(yīng)力。汽車制造商要求有冗余和故障保護(hù)。雖然供應(yīng)商能提供評(píng)估板,然而,如果直接將該板用于系統(tǒng)的某個(gè)地方,它是否能正常工作尚存疑問。你必須了解應(yīng)用中的測量、噪聲和干擾問題,然后才能采用好的設(shè)計(jì)和布局技術(shù)。通過精心的設(shè)計(jì)和審慎的屏蔽,制作出的監(jiān)控系統(tǒng)能使一輛汽車推進(jìn)系統(tǒng)持續(xù)工作10年以上。

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