模擬電池使用環(huán)境進(jìn)行電池測(cè)試

除了測(cè)量汽車電池組外，您還必須設(shè)計(jì)系統(tǒng)以在現(xiàn)代車輛所經(jīng)歷的惡劣環(huán)境中生存。它們的所有組件都會(huì)受到振動(dòng)和加速度的影響。一些最大的加速度發(fā)生在通過(guò)鐵路運(yùn)輸帶有鏈?zhǔn)綉壹艿钠嚂r(shí)。表面貼裝芯片和無(wú)源部件具有抗振性。

您的系統(tǒng)還必須承受比消費(fèi)電子產(chǎn)品要求更寬的溫度范圍。例如，電池不能承受 125°C 的溫度。盡管如此，大多數(shù)芯片的工作溫度高達(dá) 85°C，Maxim 和 Analog Devices 的芯片工作溫度高達(dá) 105°C。Intersiland 其他制造商提供在汽車制造商指定的溫度下工作的芯片。低溫也會(huì)引起問(wèn)題。晶體管的基射結(jié)電壓和跨導(dǎo)隨溫度降低而升高，從而導(dǎo)致放大器振蕩。

您必須設(shè)計(jì)您的電池組測(cè)量系統(tǒng)以承受 EOS(電氣過(guò)應(yīng)力)。例如，當(dāng)機(jī)械師斷開正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的電池電纜以確定交流發(fā)電機(jī)是否工作時(shí)，可能會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。在這種情況下，交流發(fā)電機(jī)可以將 100V 脈沖輸入電氣系統(tǒng)。雖然電動(dòng)汽車電池堆芯片可能不會(huì)受到這種應(yīng)力，但連接電池的母線可能會(huì)在大電流流動(dòng)時(shí)斷裂，從而導(dǎo)致電池電壓出現(xiàn)較大的過(guò)沖。

EMI 會(huì)干擾測(cè)量，是電動(dòng)汽車面臨的最大環(huán)境挑戰(zhàn)之一。所有走線和高阻抗節(jié)點(diǎn)都會(huì)受到 EMI 的影響，這可能會(huì)破壞電池電壓測(cè)量。根據(jù)凌力爾特公司應(yīng)用經(jīng)理 Tim Regan 的說(shuō)法，交流紋波可能會(huì)出現(xiàn)在任何地方。該紋波是由逆變器的斬波頻率引起的，并增加了電機(jī)的電噪聲。

“基本的脫鉤創(chuàng)造了奇跡，”里根補(bǔ)充道。然而，脫鉤只是一個(gè)起點(diǎn)。您還必須注意噪聲源、PCB(印刷電路板)布局和屏蔽。

一旦從測(cè)量中去除 EMI，您仍然需要考慮 EMI 會(huì)導(dǎo)致菊花鏈中芯片之間的串行通信丟失這一事實(shí)。芯片之間的通信鏈路可以具有不同的長(zhǎng)度?！澳赡苡?400 到 600V 的電勢(shì)通過(guò)鏈接，”Intersil 的Lenke 說(shuō)。

電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)師還必須處理磁場(chǎng)問(wèn)題，這是由于車輛周圍的大電流在充電器、電池和電機(jī)之間穿梭而產(chǎn)生的，很難屏蔽磁場(chǎng)。關(guān)于這種電場(chǎng)和磁場(chǎng)可能構(gòu)成潛在健康問(wèn)題的觀念仍然存在，既未明確揭穿也未得到證實(shí)。然后，在2005年，杰拉爾德·德雷珀(Gerald Draper)博士及其牛津大學(xué)研究小組發(fā)表的另一項(xiàng)研究確實(shí)聲稱，如果人們生活在距離電力不到200米(650英尺)的地方，電力線鄰近性與某些類型的癌癥之間存在直接聯(lián)系線?？赡艽嬖陲L(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)應(yīng)促使汽車制造商嘗試最小化他們?cè)陔妱?dòng)汽車中使乘員接觸到的電動(dòng)勢(shì),這樣做需要重金屬或鋼板使電場(chǎng)遠(yuǎn)離電子設(shè)備。與所有其他噪聲問(wèn)題一樣，從源頭解決這個(gè)問(wèn)題是個(gè)好主意。將所有大電流保持在小回路區(qū)域。

成本是汽車電池組監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的問(wèn)題。大眾市場(chǎng)汽車的電池組中不可能有幾十個(gè) 60 美元的芯片。在這方面，汽車設(shè)計(jì)甚至比軍工設(shè)計(jì)更難，因?yàn)槠嚬緹o(wú)法花無(wú)限的資金來(lái)解決市場(chǎng)對(duì)振動(dòng)、溫度和高性能的要求。Linear 信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品總經(jīng)理 Erik Soule 表示，芯片必須具有高性能和低成本的特點(diǎn)，并且可以大批量生產(chǎn)并具有良好的良率。

模擬公司在他們的電池組監(jiān)控芯片方面取得了相當(dāng)大的成就。這些部件必須高度準(zhǔn)確、小巧且堅(jiān)固，因?yàn)檫@些應(yīng)用涉及 EMI 和電氣過(guò)應(yīng)力。汽車制造商需要冗余和故障保護(hù)。盡管供應(yīng)商提供了評(píng)估板，但您是否可以將評(píng)估板綁在系統(tǒng)的某個(gè)位置并期望它正常工作是值得懷疑的。相反，您必須了解應(yīng)用程序中的測(cè)量、噪聲和干擾問(wèn)題，然后應(yīng)用良好的設(shè)計(jì)和布局技術(shù)。通過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)和明智的屏蔽，您可以制作一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，讓車輛的推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行十年或更長(zhǎng)時(shí)間。