模擬電池使用環(huán)境進行電池測試

除了測量汽車電池組外，您還必須設(shè)計系統(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受到振動和加速度的影響。一些最大的加速度發(fā)生在通過鐵路運輸帶有鏈式懸架的汽車時。表面貼裝芯片和無源部件具有抗振性。

您的系統(tǒng)還必須承受比消費電子產(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 85°C，Maxim 和 Analog Devices 的芯片工作溫度高達 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。低溫也會引起問題。晶體管的基射結(jié)電壓和跨導隨溫度降低而升高，從而導致放大器振蕩。

您必須設(shè)計您的電池組測量系統(tǒng)以承受 EOS(電氣過應力)。例如，當機械師斷開正在運行的發(fā)動機的電池電纜以確定交流發(fā)電機是否工作時，可能會發(fā)生這種現(xiàn)象。在這種情況下，交流發(fā)電機可以將 100V 脈沖輸入電氣系統(tǒng)。雖然電動汽車電池堆芯片可能不會受到這種應力，但連接電池的母線可能會在大電流流動時斷裂，從而導致電池電壓出現(xiàn)較大的過沖。

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

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

一旦從測量中去除 EMI，您仍然需要考慮 EMI 會導致菊花鏈中芯片之間的串行通信丟失這一事實。芯片之間的通信鏈路可以具有不同的長度?！澳赡苡?400 到 600V 的電勢通過鏈接，”Intersil 的Lenke 說。

電動汽車設(shè)計師還必須處理磁場問題，這是由于車輛周圍的大電流在充電器、電池和電機之間穿梭而產(chǎn)生的，很難屏蔽磁場。關(guān)于這種電場和磁場可能構(gòu)成潛在健康問題的觀念仍然存在，既未明確揭穿也未得到證實。然后，在2005年，杰拉爾德·德雷珀(Gerald Draper)博士及其牛津大學研究小組發(fā)表的另一項研究確實聲稱，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險的事實應促使汽車制造商嘗試最小化他們在電動汽車中使乘員接觸到的電動勢,這樣做需要重金屬或鋼板使電場遠離電子設(shè)備。與所有其他噪聲問題一樣，從源頭解決這個問題是個好主意。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)中最重要的問題。大眾市場汽車的電池組中不可能有幾十個 60 美元的芯片。在這方面，汽車設(shè)計甚至比軍工設(shè)計更難，因為汽車公司無法花無限的資金來解決市場對振動、溫度和高性能的要求。Linear 信號調(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，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大的成就。這些部件必須高度準確、小巧且堅固，因為這些應用涉及 EMI 和電氣過應力。汽車制造商需要冗余和故障保護。盡管供應商提供了評估板，但您是否可以將評估板綁在系統(tǒng)的某個位置并期望它正常工作是值得懷疑的。相反，您必須了解應用程序中的測量、噪聲和干擾問題，然后應用良好的設(shè)計和布局技術(shù)。通過仔細的設(shè)計和明智的屏蔽，您可以制作一個監(jiān)控系統(tǒng)，讓車輛的推進系統(tǒng)運行十年或更長時間。