用電子器件提高電動汽車的電池性能

mV of additional measurement error due to PCB assembly：由于PCB組裝而產(chǎn)生的額外測量誤差(單位mV)
Number of units out of 10：來自10個器件的個數(shù)
Competitor：競爭對手的器件

Hours in the test chamber with, then without a cup of water：在有、然后是沒有一杯水的測量室中的時間(小時)
mV of additional measurement error due to humidity：由于濕度而產(chǎn)生的額外測量誤差(單位mV)
Competitor：競爭對手的器件

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于長期基準漂移而產(chǎn)生的額外測量誤差(單位mV)
LTC6802 Worst Case Measured bandgap Drift：LTC6802在最差情況下測得的帶隙漂移
LTC6804 Worst Case Measured Zener Drift (data from LT1021)：LTC6804在最差情況下測得的齊納漂移(數(shù)據(jù)來自LT1021)

Years of Operation：工作年限
mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于長期基準漂移而產(chǎn)生的額外測量誤差(單位mV)
Estimated mV Error = X * 3.3. / (SQRT[hours/1000]) / 1000：估計的mV誤差 = X * 3.3/ [√ (小時/1000)] / 1000
LTC other bandgap based AFE IC's：LTC6802和其他基于帶隙的AFE IC
圖3：生產(chǎn)之后的測量誤差。由于真實世界因素(a)PCB組裝應力、(b)濕度變化、(c)所測得的基準漂移和(d)估計的長期基準漂移而產(chǎn)生的3.3V電池測量誤差。

濕度是另一個考慮因素。潮氣滲進塑料封裝，并改變機械應力。對應力敏感的基準會出現(xiàn)電壓變化。最后，還有長期漂移。在IC封裝組裝過程中，芯片會受到應力。這種應力隨著時間推移而緩慢釋放，導致基準產(chǎn)生變化。在運行數(shù)千小時以后，這種影響會減小，這就是長期漂移規(guī)定以ppm/√kHr為單位的原因。圖3顯示了3000小時以后所測得的漂移以及預計15年以后的漂移。

總之，提高電池測量準確度可提高性能。就真實世界應用的測量準確度而言，采用齊納電壓基準的AFE IC是最佳技術，正如圖3中的產(chǎn)品比較所示。

新的隔離式數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)模塊化電池組

電池組設計師受到激勵開發(fā)模塊化系統(tǒng)。16kW-hr的電池也許不便于放入汽車內(nèi)的單個艙中。此外，為了經(jīng)濟的適用性和保修，8,000歐元(10,235美元)的電池組可以分成小的模塊。而且，單個模塊化電池組設計可以擴大或縮小，以滿足很多不同汽車平臺的需求。

倘若把一個大型電池組拆分成若干個較小的模塊，則會使電氣連接的設計變得復雜化。在電池模塊和控制電路之間傳輸數(shù)據(jù)需要一個線束。線束將遭受嚴重的電磁干擾(EMI)。必須仔細注意數(shù)據(jù)通信硬件和軟件。AFE IC領域的新發(fā)明可以極大地降低數(shù)據(jù)通信的成本，同時保護電池組免受EMI影響。

2012年生產(chǎn)具備模塊化電池組的汽車一般采用結合的CAN(控制器局域網(wǎng))通信和數(shù)字隔離器，如圖4所示。CAN用兩條導線提供堅固的通信。一個小型微處理器(MPU)將數(shù)據(jù)從CAN協(xié)議轉換到AFE IC更簡單的SPI或I2C協(xié)議。模塊之間的隔離由一個數(shù)字隔離器IC提供，這有時需要一個隔離式電源。CAN收發(fā)器、MPU和隔離器IC合起來的成本大約為3.5歐元(4.50美元)。

CONTROL MODULE：控制模塊
BATTERY MODULE：電池模塊
12 CELLS：12節(jié)電池
~3.5 EUROS：大約3.5歐元
圖4：運用CAN的隔離式數(shù)據(jù)通信

新的LTC6804 AFE IC消除了CAN的成本和軟件復雜性問題，同時在模塊之間提供堅固和隔離式兩線數(shù)據(jù)傳送。圖5顯示，用LTC6804的isoSPI端口與一個簡單的脈沖變壓器相結合，實現(xiàn)了電池模塊的互連。另一種凌力爾特IC是LTC6820隔離式SPI接口IC，將任何微處理器的SPI端口連接到isoSPI總線。來自微處理器的時鐘、數(shù)據(jù)和芯片選擇信號由LTC6820編碼成不同的脈沖。LTC6804將這些脈沖解碼回時鐘、數(shù)據(jù)和芯片選擇信號。微處理器將LTC6804 AFE IC看作一個簡單的SPI外圍設備。透明的isoSPI總線提供電流隔離和抵抗EMI的能力。

CONTROL MODULE：控制模塊
BATTERY MODULE：電池模塊
12 CELLS：12節(jié)電池
圖5：運用isoSPI實現(xiàn)的隔離式數(shù)據(jù)通信