還記得電影《鱷魚鄧迪》中的臺(tái)詞嗎：“那是一把刀？這是一把刀！在電動(dòng)汽車世界中，這句話翻譯為“那是電池？這是電池！電動(dòng)汽車 （EV） 由巨大的電池組供電，電池組由串聯(lián)的長串電池組成。這些電池組通常由鋰離子（Li+）電池組成，可以實(shí)現(xiàn)高于800V的工作電壓。但是，如果過度充電，這種電池化學(xué)成分的材料可能會(huì)損壞。必須監(jiān)控每個(gè)電池電壓，如有必要，必須采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ㄒ员苊膺^電壓。過大的電池漏電流、過壓、欠壓和極端溫度都可能導(dǎo)致性能下降甚至災(zāi)難性故障。

圖 2 中描述的典型 EV 電池由 6720 節(jié) Li+ 電池組成，由 3 個(gè)控制模塊管理。每個(gè)電池的容量為54.100Ah，加起來電池總標(biāo)稱能量存儲(chǔ)為3kWh（54.4Ah x 2.6720V x 96電池）。該系列70行，每行由403節(jié)電池并聯(lián)組成，電池電壓總計(jì)為2.96V（4行x 2.248V），容量為100Ah（403kWh / 2.3V或54.70Ah x <>列）。

圖2.菊花鏈?zhǔn)诫姵亟M和控制

這允許電動(dòng)汽車在耗盡電池之前以 300 英里/小時(shí)的速度行駛 50 英里 6 小時(shí)。EV電機(jī)將消耗41A（248Ah/6h）的平均電流。在圖2的菊花鏈配置中，所有控制模塊都通過IC1與中央微處理器串行通信。微處理器和第一個(gè)模塊之間以及從一個(gè)模塊到下一個(gè)模塊之間都需要隔離。數(shù)據(jù)鏈路必須在嘈雜的大功率電池環(huán)境中可靠運(yùn)行，其中存在高dV/dt電源噪聲和共模電流注入（由電磁場感應(yīng)）。

不幸的是，當(dāng)涉及到電池組時(shí)，很多事情都可能出錯(cuò)。性能下降甚至災(zāi)難性故障都可能由過度的漏電流、高或低電壓以及電池的極端溫度觸發(fā)。這些故障的表現(xiàn)因電池單元配置而異。在串聯(lián)電池組中，更容易發(fā)現(xiàn)電壓變化，而在并聯(lián)配置中，漏電流被放大。在串聯(lián)-并聯(lián)配置的混合配置中，如圖2所示，漏電流偏差更容易測量，而單個(gè)壞電池引起的電壓偏差會(huì)衰減，需要更高精度的測量。

現(xiàn)在，您不能在不損壞其活性材料的情況下真正對Li+和鋰聚合物電池化學(xué)物質(zhì)過度充電。在串聯(lián)電池串中，您必須監(jiān)控每個(gè)電池電壓的充電狀態(tài)（SOC）。如果需要，必須應(yīng)用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，以避免由于過充電而導(dǎo)致的過壓。并聯(lián)電池往往是自平衡的，因?yàn)椴⒙?lián)連接將所有電池保持在相同的電壓下，以防止單個(gè)電池的電壓失控。因此，在如圖2所示的細(xì)胞矩陣中，監(jiān)測由一排細(xì)胞而不是單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行。所示的每個(gè)模塊都包含通過開關(guān)陣列和連接在電池節(jié)點(diǎn)上的電阻器進(jìn)行平衡所需的所有電子設(shè)備。

電池電壓測量的準(zhǔn)確性對于安全原因以及最大化電池容量非常重要。每一毫伏的不準(zhǔn)確性最終都會(huì)轉(zhuǎn)化為電池利用率的降低。精度是影響電池健康狀態(tài) （SoH） 和 SOC 的參數(shù)之一。

汽車安全完整性等級 （ASIL） 是由 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)定義的風(fēng)險(xiǎn)分類方案。標(biāo)準(zhǔn)ASIL A至ASIL D確定了四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)級別，后者對應(yīng)于最低風(fēng)險(xiǎn)級別。符合ASIL標(biāo)準(zhǔn)的IC配備了必要的診斷功能，以檢測特定的故障條件。

汽車智能傳感器數(shù)據(jù)采集 IC 解決了電池安全、診斷和平衡等問題。MAX17843為可編程、高壓電池監(jiān)測接口，具有豐富的安全特性。模擬前端 （AFE） 將 12 通道電壓測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與高壓開關(guān)組輸入相結(jié)合。圖2中的<>個(gè)模塊均由單個(gè)IC供電。兩個(gè)輔助模擬輸入可用于測量外部熱敏電阻元件。負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻可通過AUXIN模擬輸入進(jìn)行配置，以精確監(jiān)控模塊或電池單元溫度。熱過載檢測器禁用板載線性穩(wěn)壓器以保護(hù)IC。也可提供芯片溫度測量。

審核編輯：郭婷