【導讀】jishinianlai，qichexingyeyizhizaimanmanzhenghe
，erjishuhepinpaichayihuaquezaijianshao。donglizongchengshijiangnengliangzhuanhuaweiyundongdexitong，keyishuoshiqichezhizaoshangzuibaoguidezhishichanquan，jinglileyigeduoshijidewanshangaijin。zaizhezhongqingkuangxia，zaochexinshilidechuxianjiuxiandelingrenzhumu
，yinweiyiweizhedonglizongchengjishuzhengzaijingshoutiaozhan。

一輛典型的內燃機(ICE)汽車有一個15加侖的油箱，相當於近500千瓦時的電能。15加侖的汽油可轉化為內燃機汽車375英裏的續航裏程
；500千瓦時的電能可轉化為電動汽車1450yinglidexuhanglicheng。zhezhongjudadenengxiaoyoushishidiandongqichezuizhongqushengdeyuanyin
，danrujinzheyidaidiandongqichemianlindezuidawenti，shiqidianchirongliangbibushangneiranjiqichedexuhanglicheng。

挑戰是什麼？

電動汽車的電池包由數百個串聯工作的電芯組成
，產生400 V到800 V的de電dian壓ya。過guo度du充chong電dian和he過guo度du放fang電dian會hui損sun壞huai電dian池chi或huo使shi其qi過guo早zao老lao化hua，從cong而er降jiang低di容rong量liang或huo壽shou命ming

，最zui終zhong導dao致zhi電dian池chi故gu障zhang。電dian池chi管guan理li係xi統tong的de主zhu要yao功gong能neng是shi確que定ding和he控kong製zhi構gou成cheng電dian池chi報bao的de每mei個ge電dian芯xin的de荷he電dian狀zhuang態tai和he健jian康kang狀zhuang態tai。任ren何he鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian至zhi100%荷電狀態或放電至0%荷he電dian狀zhuang態tai都dou會hui降jiang低di其qi容rong量liang。確que定ding荷he電dian狀zhuang態tai需xu要yao測ce量liang電dian池chi電dian壓ya和he溫wen度du
，這zhe些xie測ce量liang的de準zhun確que性xing直zhi接jie決jue定ding了le荷he電dian狀zhuang態tai管guan理li的de好hao壞huai。總zong之zhi
，電dian池chi管guan理li係xi統tong的de電dian子zi器qi件jian是shi盡jin可ke能neng提ti高gao電dian動dong汽qi車che電dian池chi係xi統tong的de運yun行xing裏li程cheng
、壽命、可靠性和安全性的關鍵。

注：要想準確
、連續地測量緊密結合在一起的一長串高壓電池串中的所有電芯，絕非易事。測量需要不受逆變器、執行器、開關、繼電器等產生的高電氣噪聲的影響。由於電池包的高電壓，電子器件本身也需要進行電氣隔離。最後，電子元件需要在磨損、氣候條件
、車輛使用年限和行駛裏程等因素的影響下運行數年。

電池管理係統的核心

作為集成電路(IC)和解決方案的領先供應商，ADI公司的電池管理產品專注於幾個關鍵方麵：單個電芯測量（電池監控器）

、整體電池包測量（電池包監控器）、互連設備的通信網絡（通過導線或無線網絡），以(yi)及(ji)控(kong)製(zhi)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)軟(ruan)件(jian)。這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)讓(rang)所(suo)有(you)電(dian)芯(xin)安(an)全(quan)地(di)充(chong)電(dian)到(dao)盡(jin)可(ke)能(neng)高(gao)的(de)容(rong)量(liang)

，確(que)保(bao)整(zheng)個(ge)電(dian)池(chi)包(bao)獲(huo)得(de)最(zui)大(da)的(de)可(ke)儲(chu)存(cun)能(neng)量(liang)，充(chong)分(fen)提(ti)高(gao)車(che)輛(liang)的(de)續(xu)航(hang)能(neng)力(li)。

可以說，最關鍵的設備是高電壓電池監控器IC。電池監控器IC可測量串聯的電芯的電壓和溫度，通常每個監控器監控12個電芯。電池電壓和溫度是關鍵參數；測量精度和同步性是關鍵特性。

綜(zong)合(he)這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)，電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)在(zai)最(zui)大(da)的(de)安(an)全(quan)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)內(nei)操(cao)作(zuo)電(dian)池(chi)
，而(er)不(bu)會(hui)給(gei)電(dian)池(chi)帶(dai)來(lai)壓(ya)力(li)。因(yin)此(ci)


，這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)監(jian)控(kong)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)對(dui)於(yu)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)充(chong)分(fen)優(you)化(hua)車(che)輛(liang)續(xu)航(hang)裏(li)程(cheng)
、成本
、重量和可靠性至關重要。測量誤差會導致電池管理效率降低，而ADI公司的電池管理係統產品能夠提供精確的測量能力。

ADI公司最近推出的ADBMS6815係列精密電池監控器是實現安全、性能和成本效益的較理想功能組合。該係列由三個基本器件組成
，以每個器件監控的電池數量來區分：ADBMS6816監控六個電芯，ADBMS6817監控八個串聯的電芯，ADBMS6815監控12個串聯的電芯。三種不同的電芯監控器數量可以滿足不同的電池配置
，適用於廣泛的電池包配置。

圖1.多電芯監控器的簡化說明

ciwai，zhexiebujiankeyitongguohunhehepipeidefangshijinxingzuhe
，zuchengheshishuliangdedianchijiankongtongdao。youyugongzuohuanjingbaokuojiduandedianqizaosheng，yincihaibaohanketiaojiededitonglvbo，yijianshaozhexiezaosheng，quebaoshixiangaobaozhendeceliang。

ADI電池管理係統通信技術

ADBMS6815係列電池監控器采用菊花鏈式互連設計
，使用isoSPI™雙線通信接口。這是一個穩定可靠

、對電磁幹擾不敏感、具有電氣隔離的網絡，能夠從電池管理係統微控製器同步操作、輪詢和控製ADI公司的電池管理係統設備。因此通過ADI電dian池chi包bao監jian控kong器qi件jian，可ke以yi同tong步bu測ce量liang電dian池chi包bao中zhong的de所suo有you電dian芯xin以yi及ji電dian池chi包bao電dian流liu和he電dian池chi包bao電dian壓ya。這zhe種zhong菊ju花hua鏈lian可ke以yi通tong過guo一yi條tiao通tong往wang每mei個ge設she備bei的de路lu徑jing進jin行xing操cao作zuo
，也ye可ke以yi通tong過guo環huan路lu配pei置zhi中zhong的de雙shuang路lu徑jing進jin行xing操cao作zuo。該gai環huan路lu支zhi持chi在zai電dian線xian或huo連lian接jie器qi發fa生sheng故gu障zhang的de情qing況kuang下xia，訪fang問wen所suo有you的de電dian芯xin監jian控kong數shu據ju。

ADBMS6815係列還支持在無線電池管理係統(wBMS)中運行，其中有線菊花鏈被電池監控器的2.4 GHz無線電池管理係統節點所取代。

安全

在zai電dian池chi管guan理li係xi統tong的de所suo有you目mu標biao中zhong
，確que保bao電dian池chi包bao的de安an全quan是shi最zui重zhong要yao的de。識shi別bie和he補bu救jiu集ji成cheng電dian路lu內nei的de潛qian在zai故gu障zhang需xu要yao內nei置zhi自zi檢jian能neng力li和he冗rong餘yu。這zhe些xie功gong能neng包bao括kuo冗rong餘yu測ce量liang路lu徑jing、改進輸入信號之間的同步
、自檢能力等等。

ADBMS6815係列零件的設計支持ISO 26262 ASIL-D標準。

注：ISO 26262是一個普遍采用的汽車功能安全標準，旨在確保汽車電氣設備和係統在整個生命周期內的安全。ASIL-D是本ISO標準中的一種風險分類
，代表係統中最高的汽車安全級別。ADI部件的設計和認證旨在支持ASIL-D，確保使用ADI部件的汽車製造商能夠實現這一關鍵裏程碑。

此外，通過滿足ISO 26262標準
，設計人員可以滿足其它功能安全標準，如IEC 61508，從而也滿足非自動應用的標準。

低功耗電芯監控

除了確保為車輛提供穩定、可預測、可(ke)靠(kao)的(de)能(neng)源(yuan)外(wai)，電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)還(hai)必(bi)須(xu)確(que)保(bao)電(dian)芯(xin)本(ben)身(shen)始(shi)終(zhong)是(shi)安(an)全(quan)的(de)。雖(sui)然(ran)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)比(bi)較(jiao)罕(han)見(jian)，但(dan)電(dian)芯(xin)的(de)缺(que)陷(xian)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)而(er)縮(suo)短(duan)壽(shou)命(ming)，並(bing)導(dao)致(zhi)熱(re)失(shi)控(kong)，造(zao)成(cheng)災(zai)難(nan)性(xing)的(de)結(jie)果(guo)。為(wei)此(ci)，電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)對(dui)可(ke)能(neng)預(yu)示(shi)任(ren)何(he)潛(qian)在(zai)問(wen)題(ti)的(de)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong)。

dianxinbingbuhuiyinweibushiyongerchuyuduoxingzhuangtai。zuoweidianhuaxueshebei，jishizaijingzhizhuangtaixia，tamenyehuisuizheshijianerbianhua。huanjuhuashuo

，jishizaicheliangbuyunxingdeqingkuangxia，dianchideshixiaozhuangtaiyezaichixufazhan。weilechixujiankongdianchibaoneidedianxin（即使車輛處於熄火狀態）
，ADI公司開發了低功率電池監控(LPCM)技術。LPCM是一種先進的電芯監控功能，可定期自動檢查電芯的關鍵參數。通過LPCMgongneng，dianchijiankongqihuitixingdianchiguanlixitonghuanxing，bingzaijiancedaorenheqianzaiwentishijinxingshidangdejianzha。ruguodianchijiankongqiweinengtigongdingqiquerenxinhao，dianchiguanlixitongyehuishoudaojingbao。

靈活性、功能和成本效益

ADBMS6815係列提供了較理想的功能組合，可滿足廣泛的要求
，並對上述安全性、可靠性和性能提供一些補充作用。這些器件使用相同的封裝和引腳，允許設計人員以不同的通道數（每個器件監控6、8
、12個單體電池）構建通用設計，通過不同的選項配置，滿足更多電池包或電池模組的配置需求。這些產品還包含通用的I/O
，可以作為數字輸入、數字輸出或模擬輸入操作。當作為模擬輸入操作時，它們可以測量5 V以(yi)下(xia)的(de)任(ren)何(he)電(dian)壓(ya)
，測(ce)量(liang)精(jing)度(du)與(yu)原(yuan)電(dian)池(chi)相(xiang)同(tong)。此(ci)外(wai)

，這(zhe)些(xie)輔(fu)助(zhu)測(ce)量(liang)，如(ru)溫(wen)度(du)或(huo)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)，可(ke)與(yu)電(dian)芯(xin)測(ce)量(liang)同(tong)步(bu)
，從(cong)而(er)獲(huo)得(de)更(geng)準(zhun)確(que)的(de)荷(he)電(dian)狀(zhuang)態(tai)。

圖2.有線電池管理係統的概要

圖3.wBMS用無線電取代了通信線路

計算這些I/O引腳也可以控製I2C或SPI子節點設備
，實現更複雜的功能，比如增加多路複用器
，來擴大模擬輸入或EEPROM
，從而存儲校準信息。最後，這些產品還包含電池均衡能力
，在任何電池上都能放出高達300mAdedianliu。zheshixianlexitongjunheng
，baochidianchibaozhongsuoyoudianxindehedianzhuangtaixiangdeng。junhengguochengkeyishezhiweiyigetedingdeshijianduan，bingzaidadaoyuxianbianchengdeyuzhishizidongtingzhi。zheyang，jishizaidianxinjiankongqichuyushuimianmoshishi，yenengshixianchangshijiandejunheng。

一般特性

●   ADBMS6815（12通道）

●   ADBMS6817（8通道）

●   ADBMS6816（6通道）

     ○ 支持汽車安全完整性等級：D

     ○ 最大使用壽命總測量誤差：1.5 mV

     ○ 用於高壓電池包的可堆疊架構

     ○ 304 μs內可完成係統中所有電芯電壓測量

     ○ 具有可編程噪聲濾波器的16位ADC

     ○ 每通道300 mA的無源電池均衡，帶有可編程的PWM控製

     ○ 2 Mbps電隔離串行通信

     ○ 僅使用2根電線和電容器或變壓器

     ○ 可逆通信支持環形拓撲結構
；即使通信路徑上有故障，也可以進行通信

     ○ 7個通用接口引腳可用作模擬或數字輸入或數字輸出；支持溫度傳感器，可配置為I2C或SPI主機

     ○ SLEEP模式電源電流：5.5 μA

     ○ 48引腳7 mm × 7 mm LQFP封裝

結論

未來30年(nian)內(nei)，世(shi)界(jie)將(jiang)從(cong)內(nei)燃(ran)機(ji)轉(zhuan)向(xiang)電(dian)動(dong)乘(cheng)用(yong)車(che)。汽(qi)油(you)是(shi)一(yi)種(zhong)來(lai)自(zi)有(you)限(xian)資(zi)源(yuan)的(de)產(chan)品(pin)，其(qi)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)極(ji)低(di)，因(yin)而(er)勢(shi)必(bi)會(hui)推(tui)動(dong)這(zhe)種(zhong)轉(zhuan)變(bian)。地(di)緣(yuan)政(zheng)治(zhi)和(he)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)隻(zhi)會(hui)加(jia)速(su)這(zhe)一(yi)趨(qu)勢(shi)。電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)是(shi)未(wei)來(lai)的(de)趨(qu)勢(shi)，而(er)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)是(shi)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)的(de)推(tui)動(dong)因(yin)素(su)。

領先的電池管理係統產品
，如ADBMS6815係列
，正在推動未來的發展。這些IC經認證符合ISO 26262 ASIL-D標準，其電芯電壓和溫度測量精度在業內屬領先水平。ADBMS6815係列采用經過道路驗證的多代電池監控IC，旨在超越汽車和工業應用的環境
、可靠性和安全性要求。它們能夠有效滿足電動車隊和大型儲能係統不斷變化且具有挑戰性的要求。設計人員可以放心地選擇ADI公司產品
，相信ADI市場領先技術可以提供當今出色的電池管理係統，並在不斷擴大創新基礎上，促進未來前沿係統的發展。

來源：ADI，作者：ADI電池管理係統部營銷經理 Greg Zimmer

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