混合動力電動型汽車電池中的電子組件是提高性能和安全性的關鍵。Linear混合動力汽車鋰電池主動平衡快速充電技術，使電池組設計師能進一步提高鋰離子電池的性能。

典型的電池組方框圖(圖1)由幾組串聯(lián)連接的鋰離子電池組成，它們的測量和平衡由高壓模擬集成電路完成。這些模擬前端(AFE)IC執(zhí)行艱難的測量每節(jié)電池電壓、電流和溫度的任務，并向控制電路傳遞數(shù)據(jù)。控制器運用電池數(shù)據(jù)計算電池組的電荷狀態(tài)和健康狀態(tài)。控制器可能命令前端IC給某些電池充電或放電，以在電池組內保持平衡的電荷狀態(tài)。

混合動力汽車鋰電池主動平衡快速充電技術

圖1：電池組方框圖

BATTERYPACK：電池組

DATAPORT：數(shù)據(jù)端口

CONTROLLER：控制器

tateofCharge：電荷狀態(tài)

StateofHealth：健康狀態(tài)

SystemSafety：系統(tǒng)安全

DATABUS：數(shù)據(jù)總線

SOLATIONBARRIER：隔離勢壘

AFEIC：模擬前端(AFE)IC

MEASURE&BALANCE：測量與平衡

12SERIESLI-IONCELLS：12節(jié)串聯(lián)的鋰離子電池更高的準確度意味著更低的成本

模擬前端IC的測量準確度對系統(tǒng)成本有直接影響。需要準確的測量以實現(xiàn)有用的電荷狀態(tài)(SOC)計算。為了實現(xiàn)長壽命，電池組一般在20%至80%的SOC之間工作。如果在SOC計算中有5%的不確定性，那么電池組的尺寸就必須增大5%，這導致電池的成本顯著增大。給一個16kW-hr電池組增加5%的容量，需要約360歐元(460美元)。改進SOC計算以實現(xiàn)1%的誤差意味著，每個電池組能節(jié)省約300歐元(385美元)。

電池電壓測量是SOC算法的關鍵要素。當測量3.3VLiFePO4(磷酸鐵鋰)電池時，IC電源和電池組開發(fā)人員都集中采用總測量誤差1mV的規(guī)格。

對于諸如售價480歐元(615美元)的Fluke-289手持式萬用表等實驗室設備，測量3.3V至1mV以內的電壓是司空見慣的。AFEIC必須以1/100的成本提供相同的性能，并在汽車環(huán)境中連續(xù)工作15個年。只有為數(shù)不多的IC技術能夠實現(xiàn)這一目標。

真實世界中的準確度

什么樣的IC技術最適合電池測量呢？答案可從圖2(典型AFEIC的方框圖)的誤差分析獲得。12個串接電池之一由多路復用器(MUX)模塊來選擇。通過閉合“S”開關把電池電壓存儲在一個電容器上。斷開“S”開關，然后閉合“T”開關。電池兩端的電壓將轉移至ADC。這種“飛跨電容器”方案消除了頂端電池33V的大共模電壓，并保持了3.3V的差分電壓。模數(shù)轉換器(ADC)將電池電壓與其電壓基準進行比較，并產(chǎn)生一個與VCELL和VREF之比成比例的數(shù)字結果。

混合動力汽車鋰電池主動平衡快速充電技術

圖2：典型模擬前端(AFE)IC

DATAI/O：數(shù)據(jù)I/O

VOLTAGEREFERENCE：電壓基準

如果開關的阻抗太大，無法在很短的采樣時間內給電容器充電，那么MUX和飛跨電容器就可能引入測量誤差。細致的開關電容器設計可消除這個誤差項。

由ADC進行從模擬到數(shù)字的轉換還可能由于組件失配而引入誤差。其次，細致的設計與組件微調相結合，可降低ADC引起的誤差。