基于LTC6801的电池管理系统 (BMS) 的故障监视

本文将阐述如何通过使用LTC6801故障监视IC，提高一种高压锂离子电池组的长期可靠性。在电动型汽车、不中断电源、医疗仪器甚至电动工具等应用中，用电池作电源是一种持续不断的发展趋势，这些应用每种都有不同程度的可靠性预期。

长寿命电池电源面对的挑战

关于电动汽车和大量其它类型的便携式设备来说，电池已经成为一种重要的非传统能源。锂离子电池非常受欢迎，因为与具有相同能量密度的其它化学组成的电池相比，锂离子电池的能量密度允许锂离子电池组更小、更轻。关于大功率应用来说，如电动型汽车，要叠置数百个电池以形成一个高压电源，这种电源出现更小的电流，可使用更细和重量更轻的导线。在这类汽车应用中，驾驶员的安全是第一位的，接下来是车主的满意度。因此，实现安全可靠的长期运行有显而易见的理由。为达到这个目的，每节电池的电量都必须得到持续监视，以在多年使用的情况下保持最佳水平。

在最简单的情况下，要求电路测量电池组中每节电池的电压。这种测量一般是由一个AD转换器执行的，AD转换器将信息传递给一个微控制器。该控制器细致地管理所有电池的充电和放电，这样电池工作时就不会超出一个严格的范围，而超出这个范围可能极大地缩短电池寿命。面对一个系统中可能有数百个单个电池的情况，一种集成式测量电路可以极大地节省组件数。凌力尔特公司供应的LTC6802就是这样一种集成式功能构件。通过一个内置的12位ADC，它可以测量和报告多达12节电池以及两个温度传感器上的电压。任何数量的电池都可以相互叠置，所测得的每一组(由12个电池组成)电压串行传送到一个主微控制器。这些测量器件和控制器形成了电池管理系统的核心。

关于延长电池的可用寿命来说，仔细控制每节电池的充电状态是极其重要的，但是这也许还不足以让要求越来越高的汽车客户满意。就敏感电子产品而言，汽车展现了一种严酷和危险的运行环境。要想无忧无虑地获得长久满意，对系统进行假设分析是必要的。几个要考虑的问题也许是：

假如连接电池的一条导线断开了会怎么样?

假如电压测量准确度偏移会怎么样?

假如内部寄存器位保持某个数值不变，总是指示一个良好的电池电压读数，会怎么样?

假如测量IC不知怎么被严重的系统电压瞬态损坏了，会怎么样?

潜伏最深的问题可能使控制器错误地确定，一节电池或一个电池组处于完美状态，而事实是，电池或电池组未以正确方法测量。之后，这些电池可能完全放电或被危险地过冲电，而系统却一点儿都没意识到。要某个东西来监视监视器，以实现更高水平的可靠运行。

用LTC6801进行电池管理系统(BMS)的故障监视

一种可替代完全冗余测量方法的方法是，将故障监视电路与测量器件并联，以起到复核系统基本功能的用途。图1电路显示对一个由12个锂离子电池组成的电池组执行的这种方法，该方法使用一个LTC6802测量器件和一个伴随的LTC6801故障监视器件。

图1：结合电池测量与故障检测，以提高可靠性。

LTC6802供应准确的测量，而LTC6801检查每节电池的过压/欠压状态。

通过按照指令测量和报告每节电池的电压，并将放电电流加到电池上以分配每节电池的电量，LTC6802-1成为该系统中的重要电子组件。数据通过SpI串行数据链路传送到控制器。同时，LTC6801还监视电池组中的每节电池。不用系统控制器的干预，LTC6801就能周期性地对每节电池的电压采样，并执行简单的欠压和过压比较。假如所有情况都正常，那么LTC6801就在状态输出(StatusOutput)线上供应一个差分时钟信号。假如有任何事情不正确，那么这个时钟就停止。至于问题的本质，LTC6801不供应任何信息，因为它只是指示某件事不正确。这个时钟一旦停止，那么控制器就可以执行诊断程序，以确定出现了什么问题。