Hours in the test chamber with， then without a cup of water：在有、然后是没有一杯水的测量室中的时间（小时）

mV of additional measurement error due to humidity：由于湿度而产生的额外测量误差（单位mV）

Competitor：竞争对手的器件

Years of Operation：工作年限

mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于长期基准漂移而产生的额外测量误差（单位mV）

LTC6802 Worst Case Measured bandgap Drift：LTC6802在最差情况下测得的带隙漂移

LTC6804 Worst Case Measured Zener Drift（data from LT1021）：LTC6804在最差情况下测得的齐纳漂移（数据来自LT1021）


Years of Operation：工作年限

mV of additional measurement error due to long term reference drift：由于长期基准漂移而产生的额外测量误差（单位mV）

Estimated mV Error = X * 3.3. /（SQRT[hours/1000]）/ 1000：估计的mV误差= X * 3.3/ [√（小时/1000）] / 1000

LTC other bandgap based AFE IC's：LTC6802和其他基于带隙的AFE IC

图3：生产之后的测量误差。由于真实世界因素（a）PCB组装应力、（b）湿度变化、（c）所测得的基准漂移和（d）估计的长期基准漂移而产生的3.3V电池测量误差。

湿度是另一个考虑因素。潮气渗进塑料封装，并改变机械应力。对应力敏感的基准会出现电压变化。最后，还有长期漂移。在IC封装组装过程中，芯片会受到应力。这种应力随着时间推移而缓慢释放，导致基准产生变化。在运行数千小时以后，这种影响会减小，这就是长期漂移规定以ppm/√kHr为单位的原因。图3显示了3000小时以后所测得的漂移以及预计15年以后的漂移。

总之，提高电池测量准确度可提高性能。就真实世界应用的测量准确度而言，采用齐纳电压基准的AFE IC是最佳技术，正如图3中的产品比较所示。

新的隔离式数据链实现模块化电池组

电池组设计师受到激励开发模块化系统。16kW-hr的电池也许不便于放入汽车内的单个舱中。此外，为了经济的适用性和保修，8，000欧元（10，235美元）的电池组可以分成小的模块。而且，单个模块化电池组设计可以扩大或缩小，以满足很多不同汽车平台的需求。

倘若把一个大型电池组拆分成若干个较小的模块，则会使电气连接的设计变得复杂化。在电池模块和控制电路之间传输数据需要一个线束。线束将遭受严重的电磁干扰（EMI）。必须仔细注意数据通信硬件和软件。AFE IC领域的新发明可以极大地降低数据通信的成本，同时保护电池组免受EMI影响。

2012年生产具备模块化电池组的汽车一般采用结合的CAN（控制器局域网）通信和数字隔离器，如图4所示。CAN用两条导线提供坚固的通信。一个小型微处理器（MPU）将数据从CAN协议转换到AFE IC更简单的SPI或I2C协议。模块之间的隔离由一个数字隔离器IC提供，这有时需要一个隔离式电源。CAN收发器、MPU和隔离器IC合起来的成本大约为3.5欧元（4.50美元）。

CONTROL MODULE：控制模块

BATTERY MODULE：电池模块

12 CELLS：12节电池

~3.5 EUROS：大约3.5欧元

图4：运用CAN的隔离式数据通信

新的LTC6804 AFE IC消除了CAN的成本和软件复杂性问题，同时在模块之间提供坚固和隔离式两线数据传送。图5显示，用LTC6804的isoSPI端口与一个简单的脉冲变压器相结合，实现了电池模块的互连。另一种凌力尔特IC是LTC6820隔离式SPI接口IC，将任何微处理器的SPI端口连接到isoSPI总线。来自微处理器的时钟、数据和芯片选择信号由LTC6820编码成不同的脉冲。LTC6804将这些脉冲解码回时钟、数据和芯片选择信号。微处理器将LTC6804 AFE IC看作一个简单的SPI外围设备。透明的isoSPI总线提供电流隔离和抵抗EMI的能力。

CONTROL MODULE：控制模块

BATTERY MODULE：电池模块

12 CELLS：12节电池

图5：运用isoSPI实现的隔离式数据通信

isoSPI脉冲的信号强度和两线连接的阻抗是可调的。通过改变电阻器的值（未显示），用户可以提高信号电流。这种灵活性意味着，isoSPI总线可以定制以通过100米电缆通信并抑制高干扰电平。LTC6804 AFE IC包括15位循环冗余校验（CRC），以确保数据的完整性。图6说明了大电流注入（BCI）测试的结果。BCI测量一个系统的抗电磁干扰性。RF能量通过夹在电缆的探头注入。另一个探头测量所产生的RF电流。数据包通过电缆发送，CRC用来查看是否有数据损坏。采用几种不同的isoSPI数据脉冲强度来重复测试。20mA isoSPI数据脉冲不受200mA RF注入的影响。

RF Frequency：RF频率

% of Good Data Packets：好数据包的比例（%）

Data Errors with 200mA RF Interference Level：在200mA RF干扰时的数据误差

20mA isoSPI strength， no errors： 20mA isoSPI强度，无误差

10mA isoSPI strength： 10mA isoSPI强度

2mA isoSPO strength： 2mA isoSPI强度

图6：isoSPI抗RF干扰能力

 


主动电荷平衡加速充电并增大能量

所有串联连接的电池都需要平衡。一节电池到另一节电池的自放电速率、电子负载和温度都不同。经过很多充电和放电周期后，这些差别导致电池电荷状态出现不容忽视的不平衡。电荷不平衡会降低电池组容量。例如，如果一节电池的电量比其他电池多10%，这时给电池组加上充电电流，那么这节电池就会达到80%的充电状态限制，而其他电池则充电到70%.电池组中的可用电量减少了10%.被动平衡通过一个负载电阻器消耗单节电池的电量，对于在串联连接的电池组中平衡失配电池而言，这是成本最低和最简单的方式。大多数AFE IC都支持被动平衡。

被动平衡能效低且速度慢。典型的平衡电流范围为电池容量的1%至5%.要从一个40A-hr的电池消耗10%的电量，在I = 400mA时需要10个小时，或者在I = 2A时产生8W的热量。很多电池都可能需要平衡。就大容量电池组而言，被动平衡器产生的热量是不可接受的，而高效率、大电流主动电荷平衡器是惟一可行的解决方案。

主动电荷平衡不仅能以更低的热量加速充电，而且有助于恢复容量。电池随着老化容量会下降。由于电池组的温度变化率和电池制造差异，随着时间推移，电池会有不同程度的老化。电池甚至有可能在维修时被替换。在采用被动平衡方式时，电池组的容量由最薄弱的一节电池决定。平衡电池组并充电至80%.当最薄弱的电池达到20%时，电池组的放电就停止了。正确设计的主动电荷平衡系统将按照需要，高效率地在整个电池组中重新分配电荷，并基于平均容量的电池而不是最低容量的电池确保达到20%和80%状态。为了最大限度地延长电池组的运行时间，在电池组的充电和放电过程中，都必须对电池加以平衡。

LTC3300和LT8584等的新IC将在汽车电池组中实现主动电荷平衡。LTC3300（图7）为满足大型电池系统的双向主动平衡需求而设计。

CHARGE SUPPLY：供应电荷

CHARGE RETURN：电荷返回

NEXT CELL ABOVE：上节电池

NEXT CELL BELOW：下节电池

图7：采用LTC6804和LTC3300的监视器和主动电荷平衡解决方案

这采用了一种非隔离型同步反激式拓扑，一次最多可对12个或更多邻接电池中的6个电池进行电荷平衡。平衡电流可能高达10A.通过将每个反激式变压器的副端交错连接，电荷可从一个由12节电池组成的模块传送至一个模块。可实现非常高的传送效率（>92%），而且就典型的电池至电池失配情况而言，可以实现非常高的容量恢复（>80%）。LT3300可以通过LTC6804上的串行端口来控制。这两个IC建立了准确和易于使用的电池监视器和平衡系统。

LT8584（图8）单片反激式DC/DC转换器用单向拓扑实现了主动平衡。这种单向方式有一个优势，即从一个给定电池向整个电池组重新分配电荷，从而提供高效率电池放电。这种拓扑可能仅在放电方向移动电荷，因此对给定电池的“充电”会比双向方式的效率低。集成的6A电源开关支持2.5A平均平衡电流。LT8584还可以测量平衡电流、芯片温度和电缆电阻。LT8584直接连接到LTC6804 AFE IC，实现了又一个易于使用两个IC来监视和平衡的方案。

MODULE：模块

2.5A AVERAGE DISCHARGE 1：2.5A平均放电电流1

READ CELL PARAMETERS：读电池参数

ENABLE BALANCING：实现平衡

BATTERY STACK MONITOR：电池组监视器

图8：采用LTC6804和LT8584的监视器和主动电荷平衡解决方案

新的IC提高性能并降低成本

LTC6804等测量IC提供有保证的测量准确度和长期稳定性，因此电池组可从每节电池抽取最多能量。isoSPI等简单的隔离式两线通信方案最大限度地降低了器件成本，并提供抗电磁干扰能力。LTC3300和LT8584主动电荷平衡IC加速充电，并最大限度地提高电池容量。这些令人振奋的新IC是最先进和面向新一代（混合）电动型汽车电池组的产品.