管理混合动力电动汽车中的高电压锂离子电池

　　图6：如欲获得更高的准确度，可以增添一个低漂移外部基准。定期测量LT1461的输出并使用该信息来调节电池测量，再加上初始校准，能够将误差减小至0.03%，这是ADC在-20ºC至70ºC范围内的噪声层。

　　在迄今为止介绍的方法中，由ΔΣADC来执行测量。SAR(逐次逼近寄存器)型转换器在12位系统中提供了一个较快的采样速率，而在一个具100个通道的数据采集系统中，这似乎是必不可少的。然而，汽车内严酷的噪声环境要求进行大量的滤波处理。因此，滤波处理决定了有效吞吐量，而不是采样速率。对于一个给定的10kHz抑制量，一个1kspsΔΣADC等效于一个1MspsSARADC(图7)。LTC6802多工器和1kspsADC在10ms的时间里完成10个输入通道的排序。该ADC的内置线性相位数字滤波器对10kHz开关噪声提供了36dB的抑制。具一个单极点输入滤波器的1MspsSAR转换器需要一个160Hz的RC转折频率，旨在获取相同的10kHz噪声抑制。RC滤波器的12位稳定时间为8.4ms。SAR能够在10μs的时间里完成10个通道的排序，但是，由于滤波器响应的原因，每8.4ms进行一次以上的扫描是徒劳无益的。

　　图7：对于一个给定的10kHz抑制量，一个1kspsΔΣADC(a)等效于一个1MspsSARADC(b)。滤波处理决定了ADC的有效吞吐量，而不是采样速率(c)。

　　ΔΣADC和SARADC测量吞吐量是相等的，但存在着某些差异。ΔΣADC具有较大的噪声抑制量和出众的准确度。而且，虽然两种系统拥有相同的10kHz抑制量，但这种滤波器对较高次谐波的抑制量明显大于简单的RC滤波器。基于ΔΣADC的系统具有较高的准确度，这是因为输入多工器的工作速度比SAR低1000倍，从而消除了串扰、共模抑制和稳定时间误差。SAR仅有的优势是10个测量几乎是同时进行的，而ΔΣ测量则是顺序进行的，因而在软件中产生了少量的额外开销(用于计算电池阻抗)。

　　为了完成电池电荷状态的计算，需要测量温度和电流。温度相对容易测量，因为它的变化速度慢，不会受到电动机噪声的干扰，而且与高电压进行了电气性能的隔离。唯一的问题是采用多少个温度探头。由于在圆柱形电池之间存在未知的热梯度，因此有些锂离子电池组每个电池采用了一个温度传感器。其他的电池组设计采用由12个棱柱形电池构成的电池组(使用铝制外壳)。电池之间的低热阻意味着每组电池配置一个或两个温度探头就足够了。最经济的测量方案采取的是电池电压ADC重用的方法(图5)。热敏电阻被布设在电池之间。热敏电阻与100kΩ电阻器之间的电压多路传输至ADC之中。误差预算包括基准电压的1%绝对值、电阻器和热敏电阻的1%至5%容差、热敏电阻B常数的1%至3%可变性(单位：Ω/ºC)以及探头和电池内部之间的温差。未校准的准确度约为5%。在室温条件下对初始容差进行校准将只剩下B常数偏差。从图1可知，温度读数中的每个4%误差将转化为一个1%的电池电荷状态估计误差。

　　最后测量的物理量是电流，它很重要，原因有二。首先，放电速率会影响电池容量(图1)。其次，使电流中的变化与电池电压中的变化相互关联将提供一个用于测量电池内部电阻的量度。您可以运用自己掌握的电阻知识来改进电池电荷状态的计算。电阻也是反映电池平均寿命的主要指标。由于每个电池都是串接的，因此电流是电池组中的一种单点测量。测量应该是双向的，并具有一个宽动态范围。图8示出了一种常用的方法。

　　图8：由于每个电池都是串接的，因此电流是电池组中的一种单点测量。测量应该是双向的，并具有一个宽动态范围。在这种常用方法中，LEMDHAB14s84包含两个霍尔效应传感器和一个ASIC，用于对与5V电源成比例的输出进行线性化处理。

　　LEMDHAB14s84包含两个霍尔效应传感器和一个ASIC，用于对输出进行线性化处理。输出与5V电源成比例。一个通道具有±30A的范围，而另一个通道则具有-150A至+350A的范围。这两个通道均具有约10位的分辨率。将两个通道组合起来，可提供一个30mA至350A的总动态范围。应当对电流传感器输出的滤波处理进行修整，以实现电池电压滤波的匹配以及电流和电压测量的同步。