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60V至200V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，但各种铿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铿电池的电能，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，典型精度达士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1μs，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。isoPowe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-do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。AD I公司提供多样的集成方案，产品种在不断扩展。

主信号链：锂电池管理系统BMS≤150V

主信号链：锂电池管理系统BMS≤300V

【AD8280】

锂离子电池安全监控器

产品详情

AD8280是一款用于锂离子电池组的纯硬件安全监控器，有多个输入可用来监控6个电池的输入电压以及2个温度传感器(NTC或PTC热敏电阻)。多个AD8280器件可以通过菊花链方式连接起来，以监控远远多于6个电池的电池组，而无需使用大量隔离器。输出可以配置为独立或共用报警状态。

该器件独立于AD7280等主监控器工作，内置自用基准电压源和LDO，二者均完全采用电池组供电。基准电压源与外部电阻分压器一起，用来设置过压/欠压的跳变点。每个电池通道都含有可编程去毛刺(D/G)电路，以免瞬时输入电平引发报警。

AD8280还有2个数字引脚;当要监控的电池少于6个时，可以利用数字引脚选择各种输入组合。更重要的是，它具有自测功能，因此适合混合动力电动汽车等高可靠性应用。工作温度范围为-40°C至+105°C。

应用

锂离子电池备用监控器

特别适合与主监控器AD7280一起使用

锂离子电池阈值检测

优势和特点

通过AEC-Q100认证

广泛的自测功能

宽电源电压范围

6.0 V至30.0 V

多路输入

监控3至6个电池电压/2个温度

可调阈值：过压/欠压/过温

报警选项

单独或共用

扩展的温度范围：

-40°C≤TA≤105°C

【AD7280A】

锂离子电池监控系统

产品详情

AD7280A内置对混合动力电动汽车、电池备用应用和电动工具所用叠层锂离子电池进行通用监控所需的全部功能。该器件具有多路复用电池电压和辅助ADC测量通道，可用于最多6个电池的电池管理。同时提供±3 ppm内部基准电压，使电池电压精度可达±1.6 mV。ADC分辨率为12位，转换48个单元只需7 μs时间。

AD7280A采用单VDD电源供电，电源电压范围为8 V至30 V(绝对最大额定值为33 V)。该器件提供六个差分模拟输入通道，以处理整个VDD范围内的大共模信号。各通道允许的输入信号范围(VIN(+)至VIN(−))为1 V至5 V。输入引脚可接受六个串联叠置的电池。此外器件内置六个辅助ADC输入通道，可用于温度测量或系统诊断。

AD7280A内置片内寄存器，可根据应用要求对通道测量的时序进行编程。

另外还内置动态提醒功能，可检测电池电压或辅助ADC输入是否超出用户定义的上限或下限。AD7280A具有电池平衡接口输出，用来控制外部FET晶体管，允许各电池放电。

AD7280A内置的自测功能可在内部将一个已知电压施加于ADC输入。

利用菊花链接口，最多可将八个器件堆叠起来，而无需单独的器件隔离。

AD7280A仅需一个电源引脚，正常工作条件下的功耗为6.5 mA，转换速率为1 MSPS。

所有这些功能全都集成于48引脚LQFP封装之内，工作温度范围为−40°C至+105°C。

应用

锂离子电池监控

电动和混合动力汽车

备用电源

电源工具

优势和特点

12位ADC，转换时间：1 μs/通道

6个模拟输入通道，

共模范围：0.5 V至27.5 V

6个辅助ADC输入

电池电压精度：±1.6 mV

片内稳压器

电池平衡接口

菊花链接口

内部基准电压源：±3 ppm/°C

关断电流：1.8 μA

高输入阻抗

内置提醒功能的串行接口