用電子器件提高電動(dòng)汽車的電池性能

mV of additional measurement error due to PCB assembly：由于PCB組裝而產(chǎn)生的額外測(cè)量誤差(單位mV)
Number of units out of 10：來自10個(gè)器件的個(gè)數(shù)
Competitor：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的器件

Hours in the test chamber with, then without a cup of water：在有、然后是沒有一杯水的測(cè)量室中的時(shí)間(小時(shí))
mV of additional measurement error due to humidity：由于濕度而產(chǎn)生的額外測(cè)量誤差(單位mV)
Competitor：競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的器件

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于長(zhǎng)期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的額外測(cè)量誤差(單位mV)
LTC6802 Worst Case Measured bandgap Drift：LTC6802在最差情況下測(cè)得的帶隙漂移
LTC6804 Worst Case Measured Zener Drift (data from LT1021)：LTC6804在最差情況下測(cè)得的齊納漂移(數(shù)據(jù)來自LT1021)

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于長(zhǎng)期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的額外測(cè)量誤差(單位mV)
Estimated mV Error = X * 3.3. / (SQRT[hours/1000]) / 1000：估計(jì)的mV誤差 = X * 3.3/ [√ (小時(shí)/1000)] / 1000
LTC other bandgap based AFE IC's：LTC6802和其他基于帶隙的AFE IC
圖3：生產(chǎn)之后的測(cè)量誤差。由于真實(shí)世界因素(a)PCB組裝應(yīng)力、(b)濕度變化、(c)所測(cè)得的基準(zhǔn)漂移和(d)估計(jì)的長(zhǎng)期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的3.3V電池測(cè)量誤差。

濕度是另一個(gè)考慮因素。潮氣滲進(jìn)塑料封裝，并改變機(jī)械應(yīng)力。對(duì)應(yīng)力敏感的基準(zhǔn)會(huì)出現(xiàn)電壓變化。最后，還有長(zhǎng)期漂移。在IC封裝組裝過程中，芯片會(huì)受到應(yīng)力。這種應(yīng)力隨著時(shí)間推移而緩慢釋放，導(dǎo)致基準(zhǔn)產(chǎn)生變化。在運(yùn)行數(shù)千小時(shí)以后，這種影響會(huì)減小，這就是長(zhǎng)期漂移規(guī)定以ppm/√kHr為單位的原因。圖3顯示了3000小時(shí)以后所測(cè)得的漂移以及預(yù)計(jì)15年以后的漂移。

總之，提高電池測(cè)量準(zhǔn)確度可提高性能。就真實(shí)世界應(yīng)用的測(cè)量準(zhǔn)確度而言，采用齊納電壓基準(zhǔn)的AFE IC是最佳技術(shù)，正如圖3中的產(chǎn)品比較所示。

新的隔離式數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)模塊化電池組

電池組設(shè)計(jì)師受到激勵(lì)開發(fā)模塊化系統(tǒng)。16kW-hr的電池也許不便于放入汽車內(nèi)的單個(gè)艙中。此外，為了經(jīng)濟(jì)的適用性和保修，8,000歐元(10,235美元)的電池組可以分成小的模塊。而且，單個(gè)模塊化電池組設(shè)計(jì)可以擴(kuò)大或縮小，以滿足很多不同汽車平臺(tái)的需求。

倘若把一個(gè)大型電池組拆分成若干個(gè)較小的模塊，則會(huì)使電氣連接的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜化。在電池模塊和控制電路之間傳輸數(shù)據(jù)需要一個(gè)線束。線束將遭受嚴(yán)重的電磁干擾(EMI)。必須仔細(xì)注意數(shù)據(jù)通信硬件和軟件。AFE IC領(lǐng)域的新發(fā)明可以極大地降低數(shù)據(jù)通信的成本，同時(shí)保護(hù)電池組免受EMI影響。

2012年生產(chǎn)具備模塊化電池組的汽車一般采用結(jié)合的CAN(控制器局域網(wǎng))通信和數(shù)字隔離器，如圖4所示。CAN用兩條導(dǎo)線提供堅(jiān)固的通信。一個(gè)小型微處理器(MPU)將數(shù)據(jù)從CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換到AFE IC更簡(jiǎn)單的SPI或I2C協(xié)議。模塊之間的隔離由一個(gè)數(shù)字隔離器IC提供，這有時(shí)需要一個(gè)隔離式電源。CAN收發(fā)器、MPU和隔離器IC合起來的成本大約為3.5歐元(4.50美元)。

CONTROL MODULE：控制模塊
BATTERY MODULE：電池模塊
12 CELLS：12節(jié)電池
~3.5 EUROS：大約3.5歐元
圖4：運(yùn)用CAN的隔離式數(shù)據(jù)通信

新的LTC6804 AFE IC消除了CAN的成本和軟件復(fù)雜性問題，同時(shí)在模塊之間提供堅(jiān)固和隔離式兩線數(shù)據(jù)傳送。圖5顯示，用LTC6804的isoSPI端口與一個(gè)簡(jiǎn)單的脈沖變壓器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電池模塊的互連。另一種凌力爾特IC是LTC6820隔離式SPI接口IC，將任何微處理器的SPI端口連接到isoSPI總線。來自微處理器的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和芯片選擇信號(hào)由LTC6820編碼成不同的脈沖。LTC6804將這些脈沖解碼回時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和芯片選擇信號(hào)。微處理器將LTC6804 AFE IC看作一個(gè)簡(jiǎn)單的SPI外圍設(shè)備。透明的isoSPI總線提供電流隔離和抵抗EMI的能力。

CONTROL MODULE：控制模塊
BATTERY MODULE：電池模塊
12 CELLS：12節(jié)電池
圖5：運(yùn)用isoSPI實(shí)現(xiàn)的隔離式數(shù)據(jù)通信