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 μs，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，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。

主信号链：锂电池管理系统 BMS ≤150 V

主信号链：锂电池管理系统 BMS ≥300 V

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

设计资源

评估板

•EVAL-AD7280AEDZ、EVAL-CED1Z

•AD8280-EVALZ

•锂电池BMS演示板

•EVAL-ADuMQSEBZ

ADI （亚德诺半导体技术有限公司）

Analog Devices, Inc.（简称ADI）。中国注册公司名字为“亚德诺半导体技术（上海）有限公司。美国纳斯达克上市公司 (NASDAQ代码: ADI)。

将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱，并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI公司是业界认可的数据转换和信号处理技术全球领先的供应商，拥有遍布世界各地的60,000客户，涵盖了全部类型的电子设备制造商。作为领先业界40多年的高性能模拟集成电路（IC）制造商，ADI的产品用于模拟信号和数字信号处理领域。

公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市，设计和制造基地遍布全球。ADI公司被纳入标准普尔500指数（S&P 500 Index）。

产品类别

客户面临最终挑战是向市场推出具有竞争优势的产品。因此，面对的挑战是提高性能、精度、速度和集成度，降低器件尺寸、能耗和价格，与客户更有效紧密地开展合作—这一切均能进一步提高创新能力。由于ADI专注于创造更具创新、更可靠的产品，ADI不仅将持续处于技术领先地位，还将证明，ADI的产品的与众不同是为客户创造巨大价值的关键所在。AD阵容不断扩大的创新产品有：放大器和线性产品、数据转换器、音频和视频产品、宽带产品、时钟和定时IC、光纤和光通信产品、接口和隔离、MEMS和传感器、电源和散热管理、处理器和DSP、RF和IF ICs、开关和多路复用器等等。