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為了更好地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，清潔能源（風(fēng)、光、電）已成為替代傳統(tǒng)石油等燃料能源的最佳選擇。特別是新能源電池已廣泛應(yīng)用于新能源汽車動力電池和儲能模塊。特斯拉純電動汽車，包括國內(nèi)新能源汽車公司，率先從傳統(tǒng)燃料汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)型，動力電池作為新能源汽車的關(guān)鍵部件，其安全尤為重要。

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BMS 及 BMS AFE 簡介
BMS 全稱是 Battery Management System，電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)是電動汽車和混合動力汽車的關(guān)鍵組成部分。為了確保電池的安全可靠運行，電池管理系統(tǒng)需要具有電池狀態(tài)監(jiān)測和評估、充放電控制、電池平衡等功能：
? 實時監(jiān)控和收集電池狀態(tài)參數(shù)（包括但不限于單個電池電壓、電池極柱溫度、電池電路電流、電池組端電壓、電池系統(tǒng)絕緣電阻等）
? 對相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進行必要的分析和計算，以獲得更多的統(tǒng)一狀態(tài)評估參數(shù)
? 根據(jù)具體的保護控制策略，實現(xiàn)對電池本體的有效控制，確保整個電池單元的安全可靠運行
? 與其他外部設(shè)備通過自己的通信接口、模擬/數(shù)字輸入輸出接口進行信息交互

當(dāng)檢測電池狀態(tài)(電壓和溫度)時，我們需要使用它 BMS AFE(電池管理系統(tǒng)模擬前端芯片)是一種多路采樣通道監(jiān)控芯片，可以監(jiān)控串聯(lián)電池的電壓和溫度。模擬前端芯片一般包括16位 ADC、高精度電壓基準(zhǔn)、高壓多路復(fù)用器和一個 SPI 接口通常用于電動汽車、高壓移動設(shè)備、備用電池系統(tǒng)和高壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
以下將為您介紹 ADI LTC6813 高精度鋰電池電池采樣芯片。

ADI LTC6813 采樣芯片的特點
? 可測量多達 12 串聯(lián)電池的電壓支持菊花鏈通信
? 采樣范圍為 0V ~ 5V
? 總測量誤差不超過 2.2mV
? 采用隔離串行通信
? 經(jīng)過 AEC - AKM代理Q100 認證
? 最大可達的被動平衡 200mA，芯片顆配置 PWM 控制
? 有9個 GPIO 口
? eLQFP 64 引腳封裝
? 耐壓為 112.5V
? 工作溫度范圍為 –40°C ~ 125°C
ADI LTC6813 采樣芯片最多18通道電芯采樣，支持菊花鏈雙絞線級聯(lián)，其基本結(jié)構(gòu)如下圖(圖1)所示:

ADI LTC6813 芯片采樣功能
ADI LTC6813 內(nèi)部采樣芯片 ADC 接收外部輸入的電池模擬電壓信號，使芯片內(nèi)部進行數(shù)字處理：
? ADCV 命令執(zhí)行電池電壓芯片 C0 到 C18 輸入的采樣
? LTC6813-1內(nèi)部有3個 ADC，18串電池電壓通過復(fù)用器采樣
? 下圖(圖6)常溫下使用 ADI 官方 Linduino 軟件上位機讀取的電壓數(shù)據(jù)，每個電池讀取的數(shù)據(jù)偏離實際電池測量的電壓數(shù)據(jù) 2mV 以內(nèi)

圖6 ADI 官方 Linduino 軟件上位機讀取的電壓數(shù)據(jù)

ADI LTC6813 采樣芯片熱插拔試驗
ADI LTC6813 C18 和 S18 PIN 電池接入時會受到影響。但如果使用外部平衡 MOS 管道和外部插拔引起的浪涌會因外部插拔而產(chǎn)生 S pin 串聯(lián)的 4.7kohm 抑制，故 S18 pin 腳到地的電壓會更安全，C18 pin 腳到地的電壓是由于輸入RC電路，也會很安全。LTC6813 芯片采樣輸入電路示意圖如下圖(圖7)所示:

圖7 ADI LTC6813 采樣芯片部分采樣輸入電路示意圖

isoSPI 通信介紹
菊花鏈通信已經(jīng)存在 BMS 大量的應(yīng)用程序可以支持更高的電池組電壓。LTC6820 是 MCU 單片機和 AFE 采樣芯片之間的橋接芯片可以使4線 SPI 信號轉(zhuǎn)換為兩行 isoSPI 通信信號，isoSPI 通信變壓器或電容器隔離。ADI LTC6813 采樣芯片配合 LTC6820 菊花鏈結(jié)構(gòu)接法如下圖(圖8)所示:

圖8 ADI LTC6813 采樣芯片配合 LTC6820 菊花鏈結(jié)構(gòu)連接法

ADI LTC6813 isoSPI 菊花鏈通信測試
ADI LTC6813 可支持采樣芯片 30m 菊花鏈雙絞線通信穩(wěn)定，采樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。LTC6813 isoSPI 由菊花鏈通信測試模塊組成，如下圖(圖9)所示:

圖9 ADI LTC6813 采樣芯片 isoSPI 菊花鏈通信測試模塊組成

isoSPI IP&IM waveform 菊花鏈波形效果如下圖(圖10)所示:

圖10 isoSPI IP&IM waveform 菊花鏈波形效果

總結(jié)
ADI LTC6813 高精度鋰電池電池采樣芯片，采樣通道多達18串。該系列支持多路采樣，具有精度高、熱插拔性能優(yōu)異、通信穩(wěn)定等優(yōu)點。許多客戶已經(jīng)成功地將芯片應(yīng)用于汽車 EMC 測試，實現(xiàn)量產(chǎn)。為支持更高的電芯電壓采樣精度，ADI 新一代電芯采樣芯片也在不斷研發(fā)中。了解更多技術(shù)細節(jié) ADI 您可以聯(lián)系駿龍科技各地辦事處。駿龍科技的技術(shù)人員愿意為您提供更詳細的技術(shù)支持。