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：競爭對手的器件

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)生的額外測量誤差(單位mV)
Competitor：競爭對手的器件

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于長期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的額外測量誤差(單位mV)
LTC6802 Worst Case Measured bandgap Drift：LTC6802在最差情況下測得的帶隙漂移
LTC6804 Worst Case Measured Zener Drift (data from LT1021)：LTC6804在最差情況下測得的齊納漂移(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：由于長期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的額外測量誤差(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)所測得的基準(zhǔn)漂移和(d)估計(jì)的長期基準(zhǔn)漂移而產(chǎn)生的3.3V電池測量誤差。

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。對應(yīng)力敏感的基準(zhǔn)會(huì)出現(xiàn)電壓變化。最后，還有長期漂移。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)以后所測得的漂移以及預(yù)計(jì)15年以后的漂移。

總之，提高電池測量準(zhǔn)確度可提高性能。就真實(shí)世界應(yīng)用的測量準(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。微處理器將LTC6804 AFE IC看作一個(gè)簡單的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