如何對混合動力汽車高壓電池組進(jìn)行充電控制？(二)

　　隨著電動汽車和油電混合動力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統(tǒng)很快將實(shí)現(xiàn)眾多的綠色技術(shù)應(yīng)用。當(dāng)今的電動汽車和油電混合動力車采用的是NiMH電池，如果采用鋰離子電池必須解決諸多技術(shù)難題。這個由兩部分組成的文章討論如何解決這些技術(shù)難題。

　　對于一個基于電池的系統(tǒng)(典型鋰離子電池具有4.2V的滿充電電壓)，必須采用串聯(lián)方式將許多電池連接在一起。請注意，作為一長串電池的一部分，任何單個電池發(fā)生故障都將導(dǎo)致整個電池組無法使用，而且在電池串中每添加一個電池都會增加這種風(fēng)險。

　　采用鋰離子電池來制作一個高電壓電池組的挑戰(zhàn)并非微不足道。不能像對待單個電源那樣來對一個鋰離子電池組進(jìn)行充電和放電。對于那些容量略小的電池而言，在經(jīng)過多個充電和放電周期之后，其SOC將逐漸與其他電池產(chǎn)生偏差。如果不對每個電池的SOC進(jìn)行周期性的均衡或平衡處理，那么有些電池最后將發(fā)生過度充電或過度放電的現(xiàn)象，從而造成受損，并最終導(dǎo)致整個電池組發(fā)生故障。因此，一個電池控制系統(tǒng)必須謹(jǐn)慎地管理每個電池。

　　這個問題可以劃分為數(shù)據(jù)采集和控制兩個方面?？刂品矫姘ǜ鶕?jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來對每個電池進(jìn)行充電和放電的算法和方法。這在很大程度上取決于具體應(yīng)用，且常常涉及那些受到嚴(yán)密保護(hù)的知識產(chǎn)權(quán)。數(shù)據(jù)采集通過電池組接口來完成，該接口必須沿著高電壓電池組快速而準(zhǔn)確地測量每個電池的電壓。這需要具備從一個0V至1,000V以上(當(dāng)提升電池組電壓時)的共模電壓來抽取一個小差分電壓的能力。這是一個棘手的難題，需要多種高性能模擬功能。

基于高性能多節(jié)電池監(jiān)視IC的方案

　　凌力爾特(Linear)公司的LTC6802可處理大型電池組的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，而且特別適合于鋰離子電池。LTC6802可與一個包括多達(dá)12個單獨(dú)電池的電池串中的每個電池直接相連。通過一個獨(dú)特的電平移位串行接口把多個LTC6802器件串聯(lián)起來(無需使用光耦合器或光隔離器)，可實(shí)現(xiàn)長串串接電池中每節(jié)電池的精準(zhǔn)電壓監(jiān)視。當(dāng)把多個LTC6802器件串聯(lián)起來，它們就能夠同時工作，快速而準(zhǔn)確地完成電池組中所有電池的電壓測量。電壓測量準(zhǔn)確度高于99.75%，且一個電池組中所有電池的電壓測量都能在13ms的時間之內(nèi)完成?？擅抗?jié)電池均進(jìn)行了欠壓和過壓條件監(jiān)視，并提供一個相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)，用來對過充電電池進(jìn)行放電。

　　每個LTC6802通過一個支持廣播和編址命令的1MHz串行接口進(jìn)行通信。另外，該器件還包括兩個熱敏電阻輸入、兩個GPIO線和一個5V穩(wěn)壓器。該器件對充滿挑戰(zhàn)性的汽車環(huán)境進(jìn)行了特殊的考慮。LTC6802專為在工業(yè)溫度范圍內(nèi)工作而設(shè)計，具有高 ESD、EMI和噪聲免疫力，并內(nèi)置診斷和自測試功能。

　　這款高集成度、高性能多節(jié)電池監(jiān)視IC解決了當(dāng)今先進(jìn)電池系統(tǒng)所面臨的諸多問題。由于可在整個工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高精度的電壓測量，它使得電池能在其整個可用SOC范圍內(nèi)使用，不用擔(dān)心電池會超出這些限值。這種魯棒性將使該器件能夠在汽車環(huán)境中可靠地工作。此外，高集成度還可使電池系統(tǒng)滿足苛刻的成本、空間和可制造性約束條件。

本文小結(jié)

　　經(jīng)過了多年的努力和穩(wěn)步發(fā)展之后，高能量電池系統(tǒng)不久就能滿足人們?nèi)粘Ｊ褂玫男枰?，尤其是能作為電動汽車和油電混合動力車的一部分。該技術(shù)有望在全球范圍內(nèi)大幅度地提升能量效率，并使人們更加重視替代能源。在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)之前，必須解決諸多層面的技術(shù)問題，以構(gòu)建實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和可靠的電池系統(tǒng)。凌力爾特的LTC6802便是解決其中一個主要問題的產(chǎn)品。這款電池監(jiān)視IC把數(shù)據(jù)采集任務(wù)的處理電路集成在單個器件之中，支持非常長的電池串。隨著電動汽車和油電混合動力車的走向成功，具有成本效益的高性能電池系統(tǒng)很快將實(shí)現(xiàn)眾多的綠色技術(shù)應(yīng)用。