為了給多單元鋰離子電池組充電或放電，設(shè)計(jì)一般使用恒流或恒壓方法，此時(shí)充電系統(tǒng)將使用一對(duì)MOSFET在達(dá)到想要的充電電壓時(shí)降低充電電流，或在放電操作中增加電流。L9763提供充電泵驅(qū)動(dòng)功率MOSFET器件。L9763會(huì)將所監(jiān)視的鋰離子電池的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口傳送給飛思卡爾的S9S08DZ32 MCU。L9763還向MCU提供5V LDO輸出。針對(duì)總的電池管理功能，各個(gè)L9763器件是通過(guò)片上接口鏈接的，并由主控制單元通過(guò)垂直菊花鏈通信進(jìn)行單獨(dú)尋址。

　　檢測(cè)電路MCU

　　如上所述，鋰離子電池的SOC估計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，需要足夠強(qiáng)大的處理能力。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，每個(gè)檢測(cè)子系統(tǒng)都有一個(gè)L9763 ASIC和一個(gè)飛思卡爾的S9S08DZ32 40-MHz HCS08 MCU，該MCU集成有32kB閃存、2kB RAM和1kB E2PROM。外部4MHz振蕩器為MCU時(shí)鐘工作提供參考頻率。

　　在通用汽車(chē)-LG Chem設(shè)計(jì)中，MCU需要執(zhí)行根據(jù)L9763提供的電壓和電流測(cè)量數(shù)據(jù)估計(jì)SOC所需的運(yùn)算。雖然SOC算法是專(zhuān)有算法，但硬件配置和維護(hù)程序建議這些估計(jì)算法能將使用存儲(chǔ)的電池表征數(shù)據(jù)進(jìn)行的電壓驅(qū)動(dòng)估計(jì)與在充電過(guò)程中用于臨時(shí)重新校準(zhǔn)的更直接電量測(cè)量結(jié)合起來(lái)。由IBM描述的詳細(xì)系統(tǒng)建模環(huán)境的使用提供了一個(gè)理想的平臺(tái)，有助于為優(yōu)化SOC計(jì)算找到合適的數(shù)據(jù)集，也有助于在廣泛采樣的工作條件下對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。

　　HCS08的安全功能，比如計(jì)算機(jī)工作正?？撮T(mén)狗定時(shí)器，有助于確?？煽康墓ぷ?，并在發(fā)生不可恢復(fù)的應(yīng)用軟件故障時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。在這種應(yīng)用中特別重要的是，S9S08DZ32內(nèi)部有個(gè)復(fù)雜的片上CAN控制器，當(dāng)不在使用時(shí)可以有選擇性地?cái)嚯娀蜻M(jìn)入休眠模式(圖6)。為了幫助確?？深A(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性能，片上控制器集成了5個(gè)接收緩存并組成了一個(gè)FIFO緩沖器，還有3個(gè)發(fā)送緩存，允許區(qū)分輸出消息的優(yōu)先次序。

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　　圖6：片載CAN控制器是選用飛思卡爾S9S08DZ32 MCU搭建電池接口控制模塊檢測(cè)子系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。(飛兆半導(dǎo)體提供)

　　信號(hào)隔離

　　在雪佛蘭Volt的系統(tǒng)之系統(tǒng)中，通信與控制是汽車(chē)工作的基礎(chǔ)，而Volt提供了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用于隔離和保護(hù)各個(gè)子系統(tǒng)。上述復(fù)雜算法需要管理各個(gè)鋰離子電池組，并監(jiān)視特定電池接口控制模塊上的每個(gè)檢測(cè)子系統(tǒng)內(nèi)的電池組。然而，最終總體電池管理需要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包含在CAN總線(xiàn)信號(hào)接口和高壓故障信號(hào)中。與此同時(shí)，系統(tǒng)安全性和可靠性取決于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與高壓檢測(cè)電路的安全隔離度。雖然隔離可以用各種方法和元件實(shí)現(xiàn)，但惡劣環(huán)境和多種安全法規(guī)使得光耦成為這類(lèi)應(yīng)用的首選解決方案。

　　下一代系統(tǒng)

　　雪佛蘭Volt當(dāng)然是在商用化市場(chǎng)中投入生產(chǎn)的最復(fù)雜分布式嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用之一，它的設(shè)計(jì)在多個(gè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。在影響Volt成功和電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)普及的最重要系統(tǒng)中，汽車(chē)的鋰離子電池和相關(guān)的電池管理系統(tǒng)表明了汽車(chē)應(yīng)用中軟件和電路重要性的提高。根據(jù)最近發(fā)布的McKinsey市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告，到2025年，新興鋰離子技術(shù)完全可以把電池容量提高80%至110%，價(jià)格則隨之下降，從而使電動(dòng)汽車(chē)的總體擁有成本能夠與內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)汽車(chē)相抗?fàn)帯?duì)工程師來(lái)說(shuō)，挑戰(zhàn)仍然表現(xiàn)為在面對(duì)更高的直流電壓、電池容量、數(shù)據(jù)速率和消費(fèi)者期望值的情況下如何發(fā)掘新興鋰離子電池系統(tǒng)的全部潛能。