近年混合動力汽車已經成為市場關注的焦點，他的最重要組成部分電池也是其價格高企的“禍根”。以每千瓦時600美元計算，5千瓦時的電池組成本就高達3000美元。如何降低電池組成本，除了提升電池本身的技術之外，電池管理、控制系統(tǒng)的提升也必不可少。
凌力爾特作為老牌的電源IC供應商，近期推出的LTC6804高電壓電池組監(jiān)視器 IC就為減少混合動力汽車電池組成本提供了一個新的解決思路。
凌力爾特信號調理產品部產品市場經理Brian Black
凌力爾特信號調理產品部產品市場經理Brian Black對21ic記者介紹說：“LTC6804 能以 16 位分辨率和優(yōu)于 0.04% 的準確度來測量 12 節(jié)高達 4.2V 的串聯(lián)連接電池。利用一個亞表面齊納電壓基準 (類似于高精度儀表中所使用的基準)，可在整個時間、溫度和工作條件下保持高精度。而一般的電源監(jiān)視IC精度僅能達到2.5%。LTC6804更高的精度可以有效減少電池組成本。”
那么更高的監(jiān)視精度是如何減少混合動力汽車電池組成本的呢？
如果期望鋰離子電池長時間地可靠運行，就必需對其給予大量的看護。不能讓它們工作到其電荷狀態(tài) (SOC) 的極端狀態(tài)。鋰離子電池的容量會隨著時間的推移和使用而逐漸減少和消耗，因此必須對系統(tǒng)中的每一節(jié)電池進行管理，使之保持在一個受限的 SOC 之內。
Brian Black表示，如果把SOC 范圍限制在 20%——80% (理論容量的 60%)。假定一般的電源監(jiān)視IC SOC 測量誤差 = 2.5%。則“保護間隔”要求把實測 SOC 限制在 22.5%~77.5% (理論容量的 55%)。那么補充“損失”的 5% 需要增加 9.1% 的電池容量 (5% ÷ 55% = 9.1%)。如果以每千瓦時600美元計算，$600/kWh x 5kWh x 9.1% = 每輛車高達 273 美元。
如果采用準確度高達0.04%的LTC6804，那么這“多余”的273美元完全可以被削減為零。可見更高精度的電池監(jiān)視IC將直接降低整個電池組的成本，混合動力汽車整體成本也將隨之下降。
LTC6804達到如此之高的精度，主要得益于其電壓基準技術。
在現(xiàn)在電池監(jiān)視 IC 中，由電壓基準所造成的電池測量誤差通常是最大的。誤差源來自初始準確度、溫度漂移、熱遲滯和長期漂移。遲滯指的是熱循環(huán)時在基準中引起的一個偏移電壓。最有影響的熱事件發(fā)生在焊接過程中。
電池監(jiān)視器的電流產生依賴于帶隙電壓基準。在過去的 10 年中，帶隙基準因其低功耗、低壓差電壓和小尺寸而得到了廣泛的使用。然而，帶隙基準電壓對于機械應力很敏感。在集成電路中，機械應力是由塑料封裝和銅引線框架的膨脹和收縮 (因機械應變、濕度和溫度變化所致) 而引起的。例如：在 PCB 裝配過程中，電子電路將遭受來自焊接工藝處理的多次熱沖擊，而電壓基準則會經歷熱遲滯。
Brian Black指出：“利用一個掩埋式齊納電壓基準 (類似于高精度儀表中所使用的那種基準)，LTC6804 可在整個時間、溫度和工作條件下保持精度。我們的測試結果表明：與同類競爭器件 (包括我們的 LTC6802 和 LTC6803) 相比，LTC6804 的熱遲滯性能至少改善了 5 倍。”
LTC6804 測量誤差與溫度的關系曲線
正是由于采用了掩埋式齊納電壓基準，凌力爾特的KTC6804才實現(xiàn)了如此之高的測量精度。
除了采用更好的電壓基準之外，LTC6804 的高精度還和其自帶的雙通道 16 位 ADC 有關。憑借 100μV 的分辨率，LTC6804 能在 290μs 的時間里完成系統(tǒng)中所有電池的電壓測量。另外，還提供了用于測量外部模擬信號的通用 I/O 信號。規(guī)定的測量范圍為 0V 至 5V，因而可適應多種電池化學組成，包括鋰離子、鎳氫 (NiMH) 和超級電容器。
LTC6804除了應用在混合動力汽車之外，還可以廣泛應用于其他高壓、堆疊式電池系統(tǒng)的高壓電池監(jiān)視，比如機器人、不間斷電源、后備電源、風能/太陽能貯存等領域。
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