利用多節(jié)電池監(jiān)視器 IC 盡量地延長可再充電電池組的循環(huán)壽命

如果允許任何一節(jié)或幾節(jié)電池過度放電，那么可再充電電池組的性能就會(huì)過早地發(fā)生劣化。當(dāng)電池組變至完全放電狀態(tài)時(shí)，最弱的那一節(jié)或幾節(jié)電池的 ILOAD•RINTERNAL 電壓降將會(huì)超過內(nèi)部 VCELL 化學(xué)電勢，而且電池端子電壓將變至負(fù)值 (相對于標(biāo)準(zhǔn)電壓)。在這種情況下，不可逆的化學(xué)過程將開始，從而改變起初提供電池的電荷存儲能力的內(nèi)部材料特性，因此該節(jié)電池隨后的充電周期將不會(huì)保持原始內(nèi)能。此外，一旦某節(jié)電池被損壞，則它在后續(xù)使用過程中遭受極性反轉(zhuǎn)的可能性較大，進(jìn)而導(dǎo)致問題的惡化并急速縮短電池組的有效循環(huán)壽命。
當(dāng)采用基于鎳的電池化學(xué)組成時(shí)，一組串接電池的過度放電不一定會(huì)造成某種安全危害，但是，早在用戶察覺到性能的任何顯著下降之前時(shí)常會(huì)發(fā)生一節(jié)或多節(jié)電池遭受極性反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。到那個(gè)時(shí)候再來修復(fù)電池組就太遲了。當(dāng)采用能量存儲密度更高的鋰電池化學(xué)組成時(shí)，作為一項(xiàng)針對過熱或火情的安全措施，極性反轉(zhuǎn)是必須加以防止的。于是，對于確保長久的電池組壽命 (以及使用鋰電池時(shí)的安全性) 來說，監(jiān)視各節(jié)電池的電壓是絕對必要的。
不妨考慮使用 LTC6801，這是一款專為應(yīng)對上述特定問題而開發(fā)的集成解決方案。LTC6801 能夠檢測多達(dá) 12 個(gè)串接電池組電池的過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 情況，并利用可級聯(lián)的互連線來處理擴(kuò)展的器件鏈，所有這些均無需借助任何的微處理器支持。

LTC6801 的特點(diǎn)
操作模式和可編程門限電平通過引腳搭接來設(shè)定。可提供 9 種 UV 設(shè)定值 (從 0.77V 至 2.88V) 和 9 種 OV 設(shè)定值 (從 3.7V 至 4.5V)。監(jiān)視的電池?cái)?shù)目可設(shè)定在 4 至 12 之間，而采樣速率可設(shè)定為 3 種不同的速度之一，旨在優(yōu)化功耗與檢測時(shí)間之間的關(guān)系。另外還提供了 3 種不同的遲滯設(shè)定值，以適應(yīng)報(bào)警恢復(fù)功能電路的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
為了支持串接電池的擴(kuò)展配置，故障信令通過在一個(gè)“堆疊”器件鏈中進(jìn)行電流隔離差分時(shí)鐘信號的雙向傳遞來發(fā)送，因而對施加在電池組上的負(fù)載噪聲提供了出色的免疫力。器件鏈中任何檢測到故障的器件都將中斷其輸出時(shí)鐘信號，于是，整個(gè)器件鏈中的任何故障指示均將傳播至堆棧中的“末端”器件。時(shí)鐘信號由一個(gè)專用 IC (例如：LTC6906) 或一個(gè)主控微處理器 (如果需要使用一個(gè)的話) 在堆棧的末端產(chǎn)生，并在情況正常時(shí)完整地通過器件鏈進(jìn)行循環(huán)。
在許多應(yīng)用中，LTC6801 都被用作諸如 LTC6802 等更加精細(xì)復(fù)雜的采集系統(tǒng)的一個(gè)備用監(jiān)視器 (例如：在混合動(dòng)力汽車中)。不過，它也非常適合用作面向較低成本產(chǎn)品 (比如：便攜式工具和后備電源) 的獨(dú)立型解決方案。由于 LTC6801 直接從它所監(jiān)視的電池獲取其工作電源，因此每個(gè)器件的可用電池電壓范圍因電池的化學(xué)組成而改變，旨在提供運(yùn)行該器件所需的電壓 —— 從大約 10V 至高達(dá) 50V 以上。該電壓范圍支持將 4~12 節(jié)鋰離子電池或 8~12 節(jié)鎳電池堆疊成組來使用。如圖 1 所示，采用 LTC6801 來監(jiān)視一個(gè)鎳電池組 (含 8 節(jié)鎳電池) 并保護(hù)其免遭過度放電式的不當(dāng)使用是非常簡單的。請注意，盡管只有一個(gè)欠壓報(bào)警和鎳電池化學(xué)組成有關(guān)，但由于存在 OV 情況，因此在充電操作期間仍將對電池組供電連續(xù)性故障進(jìn)行檢測。

圖 1

避免電池反向
在基于鎳的傳統(tǒng)多節(jié)電池的電池組中，電池反向是一種主要的損壞機(jī)理，而且實(shí)際上早在其他明顯的電荷耗盡癥狀出現(xiàn)之前就有可能發(fā)生。