電動(dòng)汽車電池智能傳感器的設(shè)計(jì)帶來了機(jī)械和電氣挑戰(zhàn)。MAX17853是一款靈活的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于管理高壓和低壓汽車電池模塊。它允許靈活的電池配置，從而節(jié)省成本、認(rèn)證時(shí)間和上市時(shí)間。通過該解決方案，可以高精度地測量每個(gè)電池單元上的電壓以進(jìn)行報(bào)告和平衡，并監(jiān)控母線以進(jìn)行故障檢測。

介紹

為電動(dòng)汽車電池設(shè)計(jì)智能傳感器 需要一些智能計(jì)劃來克服相關(guān)的問題 機(jī)械和電氣挑戰(zhàn)。例如，汽車 制造商可能會(huì)使用不同的電池配置 不同的型號(hào)。修改電池機(jī)械設(shè)計(jì) 匹配每個(gè)配置是昂貴的，并且可以觸發(fā) 開發(fā)和生產(chǎn)延遲。電壓和電流 在嘈雜的環(huán)境中進(jìn)行測量時(shí)必須準(zhǔn)確 環(huán)境。連接電池模塊和 子模塊可能用螺釘擰緊，當(dāng) 松動(dòng)，可產(chǎn)生高電阻損耗或中斷整個(gè) 電流。

在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了這些挑戰(zhàn)和 提出一種創(chuàng)新的解決方案，允許靈活的電池 節(jié)省成本并加快上市時(shí)間的配置。跟 該解決方案，每個(gè)電池兩端的電壓測量 報(bào)告和平衡的準(zhǔn)確性高;電壓過 母線也很容易測量和報(bào)告故障檢測。

典型電池配置

例如，42A、402.3V電動(dòng)汽車電池可能是 由一系列 8 個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊都有一個(gè)開發(fā) 電壓為50.3V。

在圖2中，單個(gè)模塊由三個(gè)4串聯(lián)組成， 70 個(gè)并聯(lián)子模塊 （4S） 通過母線 （BB） 連接。 因此，模塊的配置為：4S+BB+4S+BB+4S。

圖2.由電動(dòng)汽車電池組成的八個(gè)串聯(lián)模塊之一。

缺乏靈活性

在傳統(tǒng)模塊中，從 14s 模塊移動(dòng)到 12s 模塊是 問題。刪除圖 2 中的前兩行將留下 集成電路的輸入（V在） 未連接。這需要印刷電路板 更改為連接 V在到第 3 行的頂部。

噪聲

汽車具有惡劣和嘈雜的電氣環(huán)境。 此外，在充電過程中，來自電源的噪音 （110VAC，60Hz或220VAC，50Hz）影響電壓 測量具有混疊誤差的汽車電池組。 然后需要多級(jí)過濾。

母線觸點(diǎn)不良

一根1/8英寸x 2英寸的銅條長1英尺，可承載500A 電阻為 33μΩ。因此，42A 電流將 正常工作時(shí)會(huì)導(dǎo)致 33μΩ x 42 = 1.4mV 的壓降。 在快速充電期間，例如300A，壓降僅為 33μΩ x 300 = 9.9mV。顯然母線不是問題 在正常情況下。但是，如果母線接觸 由于任何原因惡化，抵抗力會(huì)急劇下降 增加，影響電池運(yùn)行。

解決方案

例如，MAX17853是一款靈活的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。 高壓和低壓管理系統(tǒng) 電池模塊。該系統(tǒng)可以測量14節(jié)電池電壓 以及六個(gè)溫度或系統(tǒng)電壓的組合 使用完全冗余的測量引擎進(jìn)行測量 在 263μs 內(nèi)。它還可以使用ADC執(zhí)行所有輸入 測量引擎在156μs。有14個(gè)內(nèi)部平衡 電池平衡電流的額定電流為 > 300mA 的開關(guān)，每個(gè)開關(guān) 支持廣泛的內(nèi)置診斷。最多 32 臺(tái)設(shè)備 可以菊花鏈方式管理 448 個(gè)單元并監(jiān)控 192 個(gè)單元 溫度。

彈性包

IC實(shí)現(xiàn)輸入電壓的重新路由 頂行通過軟件下降到下面的任何單元格。這使得 一塊BMS板，用于多種電池模塊配置 并有助于避免從一個(gè)模型重新設(shè)計(jì)硬件 到另一個(gè)。這降低了工程開發(fā)的成本， 庫存和OEM重新認(rèn)證，以及縮短時(shí)間 到市場。

數(shù)字濾波

在競爭的ΣΔ架構(gòu)中，測量是順序的， 在處理數(shù)據(jù)的軟件中產(chǎn)生開銷。 該 IC 的 SAR ADC 系統(tǒng)架構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 14 行測量幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。 測量精度可以進(jìn)一步提高 增加一個(gè)數(shù)字低通噪聲濾波器。

IC具有兩級(jí)數(shù)字濾波。特殊的陷波濾波器 消除由于整流而導(dǎo)致的充電過程中的不準(zhǔn)確性 充電線頻率（100Hz/120Hz）并簡化 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這改善了時(shí)間對(duì)齊采樣 使用系統(tǒng)充電電路（圖3）。一個(gè)缺口通行證 濾波器衰減與苛刻噪聲相關(guān)的通用噪聲 汽車環(huán)境。

圖3.100Hz陷波濾波器。

母線監(jiān)控

除了 測量電池電壓。任何電池都可用于電池電壓 測量或母線監(jiān)控。電池和母線電壓 -2.5V至+5V范圍通過差分測量 65V 共模范圍，典型精度為 1mV （3.6V 電池，25°C）。母線測量完成 與電池和溫度測量相同的時(shí)間戳， 允許真正的時(shí)間對(duì)齊測量和監(jiān)控。

通信

為實(shí)現(xiàn)可靠的通信，系統(tǒng)采用Maxim電池管理 UART 或 SPI 協(xié)議，并經(jīng)過優(yōu)化以支持 內(nèi)部診斷和快速警報(bào)功能集的簡化 通過嵌入式通信進(jìn)行通信 以及支持 ASIL D 和 FMEA 的硬件警報(bào)接口 要求。

結(jié)論

在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了現(xiàn)有 電池管理解決方案，包括缺乏靈活性， 難以監(jiān)控故障母線和電池測量 存在多個(gè)噪聲源時(shí)的精度。然后我們 推出允許靈活電池配置的新IC 節(jié)省成本并加快認(rèn)證和時(shí)間 到市場。使用這種解決方案，每個(gè)電池上的電壓 以高精度進(jìn)行報(bào)告和平衡測量，同時(shí) 對(duì)母線進(jìn)行故障檢測監(jiān)控。

審核編輯：郭婷