電池監視要求
名稱：萬用表
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簡介：在電池監視系統架構之間作抉擇時，至少有5個需要平衡的主要要求。它們的相對重要性取決于最終客戶的需求和期望。 1. 準確性。為了利用可能的最大電池容量，電池監視器需要準確。不過，汽車是一種噪聲系統，在很大的頻率范圍內存在電磁干擾。任何的準確性...
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在電池監視系統架構之間作抉擇時，至少有5個需要平衡的主要要求。它們的相對重要性取決于最終客戶的需求和期望。
1. 準確性。為了利用可能的最大電池容量，電池監視器需要準確。不過，汽車是一種噪聲系統，在很大的頻率范圍內存在電磁干擾。任何的準確性降低都會對電池組壽命和性能造成有害影響。
2. 可靠性。不管采用何種電源，汽車制造商必須滿足極高的可靠性標準。此外，高能量容量以及有些電池技術潛在的不穩定本性是人們擔心的主要安全問題。相對于嚴重的電池故障，在保守性條件下執行關斷操作的故障安全系統更加可取，盡管它有可能使乘客不幸滯留。因此，必須仔細監視和控制電池系統，以在系統中確保對整個電池壽命期的全面控制。為最大限度減少假的和真的故障，一個良好設計的電池組系統必須有魯棒的通信，最大限度減少故障模式以及故障檢測。
3. 可制造性。現代的汽車已包含大量采用復雜布線線束的電子產品。就汽車制造而言，增加復雜的電子電路和配線以支持電動汽車/混合動力電動汽車電池系統會使復雜性更高。總的組件和連接數量必須盡量地少以滿足嚴格的尺寸和重量限制，并確保大批量生產是切實可行的。
4. 成本。復雜的電子控制系統可能很昂貴，最大限度減少如微控制器、接口控制器、電流隔離器和晶振等成本相對高昂的元件數量可大大降低系統的總成本。
5. 功率。電池監視器本身也是電池的負載，其較低的工作電流可提高系統效率，較低的備用電流可在汽車熄火后防止電池過度放電。
電池監視架構
假設一個由96個電池組成的系統以12個電池為一組分成8組，表中對這種情況下的每種架構的優點和缺點進行了總結。在每種情況下，一個監視模塊監視一個由12個電池組成的電池組。每種架構都設計為一個自主的電池監視系統，都提供到汽車主CAN總線的CAN總線接口，且與汽車的其余部分是電流隔離的。
1．并行獨立CAN模塊
每個由12個電池組成的模塊都含有一個電路板，板上有監視模塊、微控制器、CAN接口和電流隔離變壓器。系統所需的大量電池監視數據會使汽車的主CAN總線崩潰，因此這些CAN模塊需要在局域CAN子網上。CAN子網由主控制器協調，該控制器還提供至汽車主CAN總線的網關。
2．具CAN網關的并行模塊每個由12個電池組成的模塊都含有一個電路板，板上有監視模塊和數字隔離器。這些模塊與控制器電路板有獨立的接口連接，控制器電路板上含有微控制器、CAN接口和電流隔離變壓器。微控制器協調這些模塊并提供到汽車主CAN總線的網關。
3．具CAN網關的單個監視模塊
在這種配置中，由12個電池組成的模塊內部沒有監視和控制電路，而是在單個電路板上有 8個監視器IC，每個IC都連接到其電池模塊。監視系統器件通過非隔離SPI兼容串行接口通信。單個微控制器通過SPI兼容串行接口控制全部電池組監視器，并充當到汽車主CAN總線的網關。這些再加上CAN收發器和電流隔離變壓器就形成了完整的電池監視系統。
4．具CAN網關的串行模塊
這種架構類似于單個監視模塊，除了每個監視系統都在由12個電池組成的模塊內部的電路板上。這8個模塊通過監視模塊非隔離SPI兼容串行接口通信，這需要在電池模塊對之間連接3或4個傳導電纜。單個微控制器通過底部監視器IC控制全部電池組監視器，同時兼作到汽車主CAN總線的網關。這里仍然需要CAN收發器和電流隔離變壓器以形成完整的電池監視系統。
電池監視架構選擇
由于并行接口需要大量連接和外部隔離，第1種和第2種架構一般易產生問題。為應對復雜性提高的問題，設計工程師需要實現到每個監視器器件的獨立通信。第3種和第4種架構都是限制最少的簡化方法。
電動汽車對電池組有大量需求。汽車制造商希望具經濟效益的電池系統，以滿足他們嚴格的可靠性要求。凌力爾特公司最新的電池監視器IC給系統設計工程師在性能不打折扣的情況下選擇最佳電池組架構帶來很大的靈活性。
1. 準確性。為了利用可能的最大電池容量，電池監視器需要準確。不過，汽車是一種噪聲系統，在很大的頻率范圍內存在電磁干擾。任何的準確性降低都會對電池組壽命和性能造成有害影響。
2. 可靠性。不管采用何種電源，汽車制造商必須滿足極高的可靠性標準。此外，高能量容量以及有些電池技術潛在的不穩定本性是人們擔心的主要安全問題。相對于嚴重的電池故障，在保守性條件下執行關斷操作的故障安全系統更加可取，盡管它有可能使乘客不幸滯留。因此，必須仔細監視和控制電池系統，以在系統中確保對整個電池壽命期的全面控制。為最大限度減少假的和真的故障，一個良好設計的電池組系統必須有魯棒的通信，最大限度減少故障模式以及故障檢測。
3. 可制造性。現代的汽車已包含大量采用復雜布線線束的電子產品。就汽車制造而言，增加復雜的電子電路和配線以支持電動汽車/混合動力電動汽車電池系統會使復雜性更高。總的組件和連接數量必須盡量地少以滿足嚴格的尺寸和重量限制，并確保大批量生產是切實可行的。
4. 成本。復雜的電子控制系統可能很昂貴，最大限度減少如微控制器、接口控制器、電流隔離器和晶振等成本相對高昂的元件數量可大大降低系統的總成本。
5. 功率。電池監視器本身也是電池的負載，其較低的工作電流可提高系統效率，較低的備用電流可在汽車熄火后防止電池過度放電。
電池監視架構
假設一個由96個電池組成的系統以12個電池為一組分成8組，表中對這種情況下的每種架構的優點和缺點進行了總結。在每種情況下，一個監視模塊監視一個由12個電池組成的電池組。每種架構都設計為一個自主的電池監視系統，都提供到汽車主CAN總線的CAN總線接口，且與汽車的其余部分是電流隔離的。
1．并行獨立CAN模塊
每個由12個電池組成的模塊都含有一個電路板，板上有監視模塊、微控制器、CAN接口和電流隔離變壓器。系統所需的大量電池監視數據會使汽車的主CAN總線崩潰，因此這些CAN模塊需要在局域CAN子網上。CAN子網由主控制器協調，該控制器還提供至汽車主CAN總線的網關。
2．具CAN網關的并行模塊每個由12個電池組成的模塊都含有一個電路板，板上有監視模塊和數字隔離器。這些模塊與控制器電路板有獨立的接口連接，控制器電路板上含有微控制器、CAN接口和電流隔離變壓器。微控制器協調這些模塊并提供到汽車主CAN總線的網關。
3．具CAN網關的單個監視模塊
在這種配置中，由12個電池組成的模塊內部沒有監視和控制電路，而是在單個電路板上有 8個監視器IC，每個IC都連接到其電池模塊。監視系統器件通過非隔離SPI兼容串行接口通信。單個微控制器通過SPI兼容串行接口控制全部電池組監視器，并充當到汽車主CAN總線的網關。這些再加上CAN收發器和電流隔離變壓器就形成了完整的電池監視系統。
4．具CAN網關的串行模塊
這種架構類似于單個監視模塊，除了每個監視系統都在由12個電池組成的模塊內部的電路板上。這8個模塊通過監視模塊非隔離SPI兼容串行接口通信，這需要在電池模塊對之間連接3或4個傳導電纜。單個微控制器通過底部監視器IC控制全部電池組監視器，同時兼作到汽車主CAN總線的網關。這里仍然需要CAN收發器和電流隔離變壓器以形成完整的電池監視系統。
電池監視架構選擇
由于并行接口需要大量連接和外部隔離，第1種和第2種架構一般易產生問題。為應對復雜性提高的問題，設計工程師需要實現到每個監視器器件的獨立通信。第3種和第4種架構都是限制最少的簡化方法。
電動汽車對電池組有大量需求。汽車制造商希望具經濟效益的電池系統，以滿足他們嚴格的可靠性要求。凌力爾特公司最新的電池監視器IC給系統設計工程師在性能不打折扣的情況下選擇最佳電池組架構帶來很大的靈活性。
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