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1、ADI公司混合动力汽车(HEV)/电动汽车(EV) 锂电池管理解决方案应用描述由于锂电池在混合动力汽车和纯电动汽车领域的出色电能和功率特性，汽车行业开始从镍氢电池转向锂电池解决方案。通常，小型/中型混合动力汽车所需的电池电压在60 V至200 V之间。镍氢电池在这些电压和能量级别上有一定的优势。然而，完全混合/插电式混合动力或纯电动汽车通常需要300 V以上的电池组，锂电池正是理想之选。 尽管电池组尺寸不同，但各种锂电池动力系统在以下几方面具有类似的要求：具备监控功能；在苛刻的环境下能够保持良好的性能；提供可靠、安全的电量管理；降低系统的整体成本。系统需求与设计挑战为了最大限度的利用锂电池的电
2、能，并且充分保证使用寿命，必须引入复杂的电池监控电路。这些电子电路能够监控电池单元的电压与温度，监控由多个电池单元串联而成的电池组的电压与电流，平衡电池单元之间的电压，并跨越势垒传输数据信号，其目的在于确保电池在驱动和充电时高效、安全地工作，并能延长电池的使用时间。在高共模电压和高达200 A开关瞬变的情况下，电池管理系统(BMS)必须对不同的电池单元进行精确的测量。系统的精度必须达到mV级，采样必须在严格的延迟时间范围内保持同步。采样速度和精度都会影响整个系统的效率。 可靠性是关键要求之一。系统必须提供安全机制，以便检测电池单元、电缆、监控电路和通信总线等的故障。一般使用主监控器和备用监控器
3、来给系统提供冗余性能。此外，数据保护机制也有助于进行错误检测。系统还要求BMS具备较低功耗以减少对电池电量的消耗，同时避免加剧电池不平衡，所以主监控器IC、备用监控器IC和隔离电路的功耗应尽可能低。ADI公司的解决方案ADI公司是全球领先的信号处理和高性能模拟技术供应商，以品质卓越、稳定可靠而著称，同时与全球领先的汽车电子厂商拥有良好的合作关系。因此，完全具备深厚的技术实力和系统知识提供优化的解决方案，满足这些具有挑战性的BMS需求。ADI公司的主监控IC产品AD7280A能够对6个通道的电压和温度进行监测，典型精度达1.6 mV(典型值)。多个AD7280A可采用菊花链连接，单个电路板最多可
4、监控48个电池单元。该IC提供业界最快的转换速度和最佳数据保护。每通道转换时间仅1 s，这意味着多个通道的数据转换几乎是同步的。完成48个电池单元的转换和数据读取还不到2 ms。IC与处理器之间的读、写通信可在CRC的保护下进行。此外，IC还提供被动式电池单元平衡控制功能。通常，转换模式下功耗小于6 mA；断电模式下功耗小于1.8 uA。ADI公司的AD8280还提供备用监控功能，在监控系统环路的其它电路出现问题时，可以独立报告电池故障。AD7280A与AD8280结合使用有助于实现系统级安全目标。 集成PGA、ADC和处理器内核的ADuC703x为用户提供了一个经济、高效的电池组电流测量方案
5、，可实现超高动态范围和精度的电流测量。ADI公司的数字隔离器iCoupler为汽车应用而优化，可在高数据速率下实现最低功耗。其封装尺寸小、通道选项多，因此，它所需组件量和占用电路板面积都最小；此外，该系列在整个使用周期内提供其高可靠性和质量保证。该系列被广泛用做高电压电路与低电压电路之间的SPI/GPIO/时钟隔离器。isoPower是ADI公司独特的集成电源数字隔离器解决方案，它提供高至500 mW的隔离电源和多通道数字隔离功能；与分立式dc-to-dc隔离器加数字隔离器的方案相比，isoPower的成本更低、占用面积更小。ADI公司提供多样的集成方案，产品种类仍在不断扩展。 BMS 150
6、 V主信号链：锂电池管理系统 BMS 300 VPACK+HALL CURRENT SENSORPACKSLAVE BMU FOR BATTERY UNIT 1: UP TO 48 CHANNELSSLAVE BMU FOR BATTERY UNIT N: UP TO 48 CHANNELSBACKUP MONITOR ICREGULATORBATTERY UNIT 1BATTERY UNIT NDIGITAL ISOLATORisoPOWERDIGITAL ISOLATORCAN PHYSUPERVISORUC6V+6T6V+6TBACKUP MONITOR ICALERTS 14VSPIC
7、ONTROL I/OCAN BUSMASTER BMUREGULATORDIGITAL ISOLATORCONVERTER PROCESSORCAN PHYUC6V+6TPRIMARY MONITOR ICPRIMARY MONITOR ICREGULATORCAN PHYSUPERVISORUC6V+6TBACKUP MONITOR ICDIGITAL ISOLATORisoPOWERDIGITAL ISOLATORBACKUP MONITOR ICALERTSSPIPRIMARY MONITOR ICPRIMARY MONITOR ICCONTROL I/OADI PART =PACK+P
8、ACKHALL CURRENT SENSORADI PART =LOGIC14VREGULATORCAN PHYUCCAN BUS6V+6TBACKUP MONITOR ICBACKUP MONITOR ICDIGITAL ISOLATORisoPOWERBACKUP MONITOR IC6V+6TCONTROL I/OALERTSSPI6V+6TSHUNTPRIMARY MONITOR ICPRIMARY MONITOR ICPRIMARY MONITOR ICCONVERTER PROCESSORDIGITAL ISOLATORDIGITAL ISOLATOR2 | ADI公司混合动力汽车
9、(HEV)/电动汽车(EV)锂电池管理解决方案注意：上图所示信号链代表一个典型的 HEV/EV 锂电池管理解决方案。各模块的技术需求各不相同，表中所列产品代表可满足上述部分要求的 ADI 解决方案。ADI 公司产品* 后缀 -W 表示汽车级产品型号描述温度主要优势主监控器ICAD7280A6 V、 6 AUX通道； 0.5 V至27.5 V共模电压； 高输入阻抗； 每通道转换时间1 s； 典型精度为 1.6 mV； 电池单元平衡接口； 菊花链接口； CRC保护40C至105C高精度、 快速转换时间、 菊花 链接口、 数据保护、 低功耗备份监控器ICAD8280W6 V、 2个温度通道； 可调阈
10、值OV、 UV、 OT； 独立或共用报警； 菊花链接口； 自测功能； 6 V至 30 V电源电压 荣获Design News 2011年度金老鼠夹子奖 （Golden Mousetrap Award）40C至105C独立监控器、 菊花链接口、 自测功能iCoupler数字隔离器ADuM1200/ ADuM1201W2通道； 数据速率： 1 Mbps/10 Mbps/25 Mbps； 2.5 kV RMS隔离； 电源电压范围： 3.0 V至5.5 V； 在0 Mbps至2 Mbps条件下， 单通道的工作电流为1.2 mA40C至125C高数据速率、 低功耗、 GPIO或 时钟隔离ADuM1300
11、/ ADuM1301W3通道； 数据速率： 1 Mbps/10 Mbps； 2.5 kV RMS隔离； 电源电压范围： 3.0 V至5.5 V； 在0 Mbps 至2 Mbps条件下， 单通道的工作电流为1.2 mA40C至125C高数据速率、 低功耗、 GPIO或 时钟隔离ADuM1400/ ADuM1401/ ADuM1402W4通道； 数据速率： 1 Mbps/10 Mbps， 2.5 kV RMS隔离； 电源电压范围： 3.0 V至5.5 V； 在0 Mbps 至2 Mbps 条件下， 单通道的工作电流为1.0 mA40C至125C高数据速率、 低功耗、 GPIO/ SPI/时钟隔离A
12、DuM1250W2通道； 数据速率： 1 Mbps； 2.5 kV RMS隔离； 电源电压范围： 3.0 V至5.5 V； 针对双向I2C优 化； 各通道的工作电流为2.8 mA40C至125C高数据速率、 低功耗、 GPIO/ I2C隔离器isoPower电源隔离器ADuM5401/ ADuM5402/ ADuM5403W4通道数字隔离器； 数据速率： 25 Mbps； 集成5 V 500 mW dc-to-dc、 2.5 kV RMS隔离40C至105C集成式数字电源隔离器精密转换处理器ADuC7036W16位电流与电压/温度ADC； 1倍至512倍增益PGA； 电流通道的输入电压范围为2
13、00 mV至 +300 mV； 转换速率为1 Hz至8 kHz； ARM7TDMI内核； 96 kB闪存； SPI； LIN/BSD40C至115C集成式解决方案、 超高动态 范围和精度ADuC7039W16位电流与电压/温度ADC； 1倍至512倍增益PGA； 电流通道的输入电压范围为200 mV至 300 mV； 转换速率为10 Hz至1 kHz； ARM7TDMI内核； 64 kB闪存； SPI； LIN40C至115C集成式解决方案、 超高动态 范围和精度、 低成本 3设计资源评估板 EVAL-AD7280AEDZ、EVAL-CED1Z AD8280-EVALZ 锂电池BMS演示板 E
14、VAL-ADuMQSEBZ实验室电路 集成信号和电源隔离的锂离子电池组监控器(CN0197) 500 V共模电压电流监控器(CN0218) 针对负高压轨的低成本、电平转换低成本电流监控器 (CN0188) 采用隔离式-型调制器、隔离式DC-to-DC转换器 和有源滤波器的新型模拟/模拟隔离器(CN0185) Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.BR10431-0-12/ ADI ? IAR IDE Embedded Workbench?Keil IDE uVision MDK-ARM? Segger J-Link/J-Trace? ADI LIN?LIN Dongle?ADI LIN Windows?LINBWSD? ADI QuickStart? ADI?ftp:/ ? ?
