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      深入了解電池管理系統(tǒng)的開(kāi)路檢測(cè)

      作者:Frank Zhang 時(shí)間:2025-03-17 來(lái)源: 收藏

      開(kāi)路檢測(cè)功能對(duì)于安全可靠地運(yùn)行()起著至關(guān)重要的作用。鑒于其重要性,我們建議對(duì)感興趣或會(huì)參與設(shè)計(jì)的人員花時(shí)間了解這項(xiàng)功能。本文以公司的電芯監(jiān)控器為例,詳細(xì)討論了BMS電路在與外部電芯連接后,如何利用算法準(zhǔn)確識(shí)別幾乎所有開(kāi)路情況。文中關(guān)于開(kāi)路檢測(cè)算法的討論,目的是讓讀者更深入地了解這個(gè)BMS功能。本文提供的開(kāi)路檢測(cè)偽代碼旨在為BMS設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)參考。

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/202503/468186.htm

      簡(jiǎn)介

      (BMS)中,各電芯和電芯監(jiān)控電路之間存在大量的布線(xiàn)連接。這些布線(xiàn)連接是確保電芯監(jiān)控器可靠監(jiān)控電芯參數(shù)(包括電壓、電流、溫度等)的關(guān)鍵,同時(shí)還可以用作電芯被動(dòng)平衡放電的電流路徑或繼電器控制信號(hào)的傳輸路徑。BMS需要管理的電芯數(shù)量通常非常龐大,因此布線(xiàn)連接的數(shù)量也相當(dāng)可觀。這些連接不僅數(shù)量繁多,部分線(xiàn)路甚至相當(dāng)冗長(zhǎng),因?yàn)樗鼈兺枰缭讲煌挠∷㈦娐钒澹?/span>PCB),或是連接PCB與由眾多獨(dú)立電芯組成的電池包。此外還需要配合使用許多連接元件。BMS設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)盡量避免出現(xiàn)開(kāi)路的情況。如果某個(gè)電芯發(fā)生開(kāi)路,就意味著對(duì)其狀態(tài)的有效監(jiān)控將大打折扣或完全失效,而失去監(jiān)控的電芯將給整個(gè)BMS帶來(lái)潛在的安全隱患,甚至可能在未知時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)造成致命威脅。當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)路情況時(shí),首要任務(wù)是快速、準(zhǔn)確、高效地確定開(kāi)路位置并及時(shí)通報(bào)。有效、準(zhǔn)確的開(kāi)路檢測(cè)算法將大大提高BMS的可靠性,并有利于BMS和電池包的故障排除。通過(guò)算法精準(zhǔn)地定位故障,可以有效減少人工排除故障過(guò)程中許多不必要的重復(fù)檢查、拆卸和組裝工作。

      BMSC引腳中的開(kāi)路檢測(cè)

      開(kāi)路檢測(cè)對(duì)BMS至關(guān)重要,因此公司的大部分電芯監(jiān)控器都配備了開(kāi)路檢測(cè)命令及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。不同型號(hào)電芯監(jiān)控器使用的開(kāi)路檢測(cè)方法可能有所不同,例如ADBMS6830B使用的方法就與LTC6813不同。本文將圍繞后者展開(kāi)討論。LTC6813采用的開(kāi)路檢測(cè)方法也是ADI各型號(hào)電芯監(jiān)控器常用的方法,具有通用性,其核心是基于ADOW(開(kāi)路檢查)命令。

      ADOW命令主要用于檢查LTC6813-1ADC與外部電芯之間是否存在開(kāi)路。此命令與ADCV(測(cè)量電芯電壓)命令一樣,對(duì)C引腳輸入執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,但在測(cè)量?jī)蓚€(gè)C引腳時(shí),兩個(gè)內(nèi)部電流源會(huì)為其提供電流或吸收電流。ADOW命令的上拉(PUP)位決定電流源是提供還是吸收100μA電流??梢允褂靡韵潞?jiǎn)單算法來(lái)檢查19個(gè)C引腳是否有開(kāi)路:

      u  設(shè)置PUP = 1,運(yùn)行18電芯命令ADOW至少兩次。結(jié)束時(shí)讀取電芯118的電芯電壓一次,并將其存儲(chǔ)在數(shù)組CELLPU(n)中。

      u  設(shè)置PUP = 0,運(yùn)行18電芯命令ADOW至少兩次。結(jié)束時(shí)讀取電芯118的電芯電壓一次,并將其存儲(chǔ)在數(shù)組CELLPD(n)中。

      u  對(duì)于電芯218,求上述步驟中進(jìn)行的上拉和下拉測(cè)量結(jié)果之差:CELLΔ(n) = CELLPU(n) – CELLPD(n)。

      u  對(duì)于從117的所有n值:如果CELLΔ(n+1) < -400mV,則C(n)開(kāi)路。如果CELLPU(1) = 0.0000,則C0開(kāi)路。如果CELLPD(18) = 0.0000,則C18開(kāi)路。

      數(shù)據(jù)手冊(cè)清晰易懂地解釋了LTC6813中使用的ADOW開(kāi)路檢測(cè)命令及其算法實(shí)現(xiàn)。圖1以圖形方式展示了該算法,幫助讀者更直觀地了解算法的精妙之處。

      圖片.png

      1.LTC6813中的開(kāi)路檢測(cè)算法示意圖。

      除了圖1中基于ADOW命令的開(kāi)路檢測(cè)圖形展示之外,我們還使用LTC6813評(píng)估板18650電池進(jìn)行了實(shí)際的開(kāi)路檢測(cè)實(shí)驗(yàn)和波形測(cè)試。這讓我們能夠更清楚地了解開(kāi)路檢測(cè)期間電路的行為。實(shí)驗(yàn)中每個(gè)電芯的電壓約為4V,示波器的4個(gè)探頭分別連接到LTC6813C1/C2/C3/C4引腳。實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)量了CELL2/CELL3/CELL4的電壓波形。結(jié)合數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的ADCV命令執(zhí)行時(shí)序規(guī)范(如圖2和表1所示),我們能夠更深入地分析本次實(shí)驗(yàn)的波形檢測(cè)結(jié)果。ADOW命令執(zhí)行的時(shí)序規(guī)范可以參考ADCV命令的時(shí)序規(guī)范,因?yàn)?/span>ADOW命令與ADCV命令一樣,對(duì)C引腳輸入執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。不同的是,在測(cè)量?jī)蓚€(gè)C引腳時(shí),ADOW命令會(huì)通過(guò)兩個(gè)內(nèi)部電流源向其注入或吸收電流。開(kāi)路檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3所示的電路測(cè)試沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)路,主要作為參考實(shí)驗(yàn)。在圖4所示的電路測(cè)試中,C2引腳位置發(fā)生了開(kāi)路,圖中給出了ADOW命令執(zhí)行過(guò)程中,該開(kāi)路情況下CELL2/CELL3/CELL4的波形測(cè)試結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,觀察到的電路行為變化與圖1所示一致。

      圖片.png

      2.測(cè)量所有18個(gè)電芯的ADCV命令時(shí)序。

      1.以不同模式測(cè)量所有18個(gè)電芯的ADCV命令的轉(zhuǎn)換和同步時(shí)間

      模式

      轉(zhuǎn)換時(shí)間(μs)

      同步時(shí)間(μs)

      t0

      t1M

      t2M

      t5M

      t6M

      t6C

      tSKEW2

      27 kHz

      0

      58

      104

      244

      291

      1,121

      233

      14 kHz

      0

      87

      163

      390

      566

      1,296

      379

      7 kHz

      0

      145

      279

      681

      815

      2,343

      670

      3 kHz

      0

      261

      512

      1,263

      1,413

      3,041

      1,252

      2 kHz

      0

      496

      977

      2,426

      2,909

      4,437

      2,415

      1 kHz

      0

      960

      1,908

      4,753

      5,702

      7,230

      4,742

      422 Hz

      0

      1,890

      3,777

      9,408

      11,287

      12,816

      9,397

      26 Hz

      0

      29,818

      59,624

      149,044

      178,851

      201,325

      149,033


      圖片.png

      3.開(kāi)路檢測(cè)及波形測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)1)。

      圖片.png

      4.開(kāi)路檢測(cè)及波形測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)2)。

      BMS中出現(xiàn)多處開(kāi)路的問(wèn)題

      設(shè)想BMS面臨一種嚴(yán)重情況,即有多條導(dǎo)線(xiàn)開(kāi)路,例如電芯監(jiān)控電路中多個(gè)C引腳開(kāi)路。雖然這種情況不太可能發(fā)生,但概率低并不意味著不可能。在這種情況下,數(shù)據(jù)手冊(cè)所述的算法對(duì)于檢測(cè)單個(gè)C引腳開(kāi)路更為有效。當(dāng)多個(gè)C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí),機(jī)械地應(yīng)用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的算法可能無(wú)法產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果。

      例如,在圖5所示的多條導(dǎo)線(xiàn)開(kāi)路場(chǎng)景中,應(yīng)用LTC6813數(shù)據(jù)手冊(cè)所述的算法進(jìn)行開(kāi)路檢測(cè)得到的結(jié)果是,只能檢測(cè)到C6C7、C8、C9引腳的開(kāi)路,而無(wú)法檢測(cè)到C2C3、C4、C5引腳是否開(kāi)路。這不是我們想要的結(jié)果。

      圖片.png

      5.BMS中出現(xiàn)多處開(kāi)路的檢測(cè)算法示意圖(例1)。

      盡管如此,數(shù)據(jù)手冊(cè)中提到的開(kāi)路檢測(cè)算法仍然非常有效,能夠準(zhǔn)確識(shí)別單個(gè)C引腳開(kāi)路,并且還為檢測(cè)多處開(kāi)路提供了有價(jià)值的參考。

      當(dāng)電芯監(jiān)控器的C引腳出現(xiàn)開(kāi)路情況時(shí),無(wú)論是單個(gè)開(kāi)路還是多處開(kāi)路,機(jī)械地應(yīng)用數(shù)據(jù)手冊(cè)中概述的算法可能無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到所有開(kāi)路情況及其各自的位置,尤其是當(dāng)多處開(kāi)路同時(shí)發(fā)生時(shí)。然而,該算法必定會(huì)提醒BMS存在開(kāi)路故障。如果BMS電路板出現(xiàn)開(kāi)路錯(cuò)誤,電路用戶(hù)需要手動(dòng)檢查并更精準(zhǔn)地修復(fù)電路。通常,在進(jìn)一步的手動(dòng)仔細(xì)檢查中,可以發(fā)現(xiàn)算法未檢測(cè)到的開(kāi)路錯(cuò)誤。

      檢測(cè)C引腳上多處開(kāi)路的算法

      有沒(méi)有更好的算法可以快速、準(zhǔn)確、高效地識(shí)別出電芯監(jiān)控器內(nèi)的所有開(kāi)路情況,即使多個(gè)C引腳上同時(shí)出現(xiàn)多處開(kāi)路也能檢測(cè)到,而不必僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師手動(dòng)檢查來(lái)發(fā)現(xiàn)電路中的所有開(kāi)路情況?答案是肯定的。

      深入研究ADOW開(kāi)路檢測(cè)算法和數(shù)據(jù)手冊(cè)中獲得的數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn),只需增加一個(gè)計(jì)算步驟,就能準(zhǔn)確識(shí)別出電路中C引腳的幾乎所有開(kāi)路情況。無(wú)論是單處開(kāi)路還是多處開(kāi)路,也不管開(kāi)路的位置在哪,幾乎全部都能識(shí)別出來(lái)。之所以說(shuō)幾乎全部,是因?yàn)樵趯?shí)際測(cè)試中,當(dāng)C0引腳或C18引腳出現(xiàn)開(kāi)路情況時(shí),想要準(zhǔn)確檢測(cè)出電路中的所有開(kāi)路故障還是很困難的。與C0引腳和C18引腳相關(guān)的開(kāi)路情況,將在本文的后面部分討論?,F(xiàn)在,我們重點(diǎn)介紹如何檢測(cè)引腳C1C17出現(xiàn)開(kāi)路時(shí)的所有開(kāi)路情況。

      所謂只需增加一個(gè)計(jì)算步驟是指,只需計(jì)算CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]的差值,如此就能得到一個(gè)高效、準(zhǔn)確的開(kāi)路檢測(cè)算法。下面介紹該算法的實(shí)現(xiàn)和步驟。

      1步:首先,按照數(shù)據(jù)手冊(cè)所述的方法,向電芯監(jiān)控器發(fā)送ADOW命令以啟動(dòng)開(kāi)路檢測(cè)。然后,在測(cè)量?jī)蓚€(gè)C引腳的同時(shí),兩個(gè)內(nèi)部電流源向其注入或吸收電流。每個(gè)電芯的電壓數(shù)據(jù)通過(guò)芯片內(nèi)的ADC獲得,并存儲(chǔ)在三個(gè)數(shù)組中,分別是CELLPUCELLPDCELLΔ數(shù)組。

      2步:開(kāi)始從下往上觀察從CELL 1CELL 18的數(shù)據(jù)。搜索CELLΔ數(shù)據(jù)中的某些特征值,判斷是否發(fā)生開(kāi)路情況。通常,對(duì)于一系列相鄰連續(xù)開(kāi)路的起始位置,如果該起始位置出現(xiàn)在Cn引腳(n = 117)處,則可以在相應(yīng)的CELLΔ[n]數(shù)據(jù)中觀察到大于正閾值+400 mV的電壓值。這個(gè)超過(guò)閾值的電壓值標(biāo)志著Cn引腳出現(xiàn)開(kāi)路,表示它可能是后續(xù)一系列相鄰連續(xù)開(kāi)路情況的起點(diǎn)。檢測(cè)到此標(biāo)志后,繼續(xù)執(zhí)行第3步。

      3步:從第2步中確定的Cn引腳位置開(kāi)始,啟動(dòng)一個(gè)循環(huán)來(lái)計(jì)算CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]的差值,同時(shí)遞增n的值,n的最大值不應(yīng)超過(guò)17。這就是前面提到的新增計(jì)算步驟。在開(kāi)路檢測(cè)過(guò)程中,差值結(jié)果呈現(xiàn)出一定的特點(diǎn):從開(kāi)路的起始位置到后續(xù)相鄰連續(xù)的開(kāi)路位置,如果連續(xù)開(kāi)路情況沒(méi)有中斷,則CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]的差值永遠(yuǎn)是一個(gè)很小的負(fù)值1、0或是一個(gè)正值。與第2步中設(shè)置的正閾值一樣,此步驟使用-400 mV的負(fù)閾值來(lái)判斷開(kāi)路情況。在循環(huán)計(jì)算CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]差值的過(guò)程中,如果差值結(jié)果大于-400 mV,則表明Cn引腳存在開(kāi)路情況。

      1閱讀本文時(shí),如果結(jié)合對(duì)圖5和圖6的觀察來(lái)理解該算法,讀者會(huì)注意到在這兩幅圖中,在相鄰和連續(xù)的開(kāi)路位置,CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]的差值始終為0或正值,而不會(huì)出現(xiàn)較小的負(fù)值。這看起來(lái)可能很奇怪。究其原因是,為了便于計(jì)算,圖5和圖6中的多個(gè)電路模型已被簡(jiǎn)化,這會(huì)得到更理想的數(shù)據(jù)。不過(guò),這種簡(jiǎn)化對(duì)于電路行為的近似描述是可以接受的。在實(shí)際的電路開(kāi)路測(cè)試中,此差值確實(shí)可能是一個(gè)很小的負(fù)數(shù)、0或是一個(gè)正數(shù)。

      4步:繼續(xù)第3步中描述的循環(huán)計(jì)算。當(dāng)開(kāi)路情況停止時(shí),CELLΔ[n]CELLΔ[n+1]的差值不再大于-400 mV,而是會(huì)變成一個(gè)非常大的負(fù)值。當(dāng)檢測(cè)到結(jié)果小于-400mV時(shí),表示一系列相鄰連續(xù)開(kāi)路終止于Cn引腳位置。此時(shí),跳過(guò)之前檢測(cè)到的開(kāi)路位置,重復(fù)第2步至第4步的計(jì)算,直至完成所有18個(gè)電芯通道和C引腳(不包括C0引腳和C18引腳)的所有開(kāi)路檢測(cè)。

      5和圖6以多個(gè)C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路的情況為例,對(duì)上述算法進(jìn)行了具體化展示,以幫助讀者直觀地掌握檢測(cè)邏輯。

      圖片.png

      6.BMS中出現(xiàn)多處開(kāi)路的檢測(cè)算法示意圖(例2)。

      同樣,我們使用LTC6813評(píng)估板(DC2350B)18650電池,開(kāi)展了檢測(cè)C引腳上多處開(kāi)路的實(shí)際實(shí)驗(yàn)和波形測(cè)試。這讓我們能夠更清楚地了解LTC6813電路在多處開(kāi)路檢測(cè)期間的行為。測(cè)試結(jié)果如圖7和圖8所示。在圖7所示的電路測(cè)試中,C2引腳和C3引腳位置同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路;而在圖8所示的電路測(cè)試中,C2引腳、C3引腳和C4引腳位置同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路。另外,圖7和圖8還提供了在ADOW命令執(zhí)行期間,相應(yīng)開(kāi)路情況下CELL2/CELL3/CELL4的波形測(cè)試結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,觀察到的電路行為變化與圖5和圖6所示一致。

      圖片.png

      7.開(kāi)路檢測(cè)及波形測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)3)。

      圖片.png

      8.開(kāi)路檢測(cè)及波形測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)4)。

      該算法不僅能高效檢測(cè)多個(gè)C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路故障的情況,而且同樣適用于整個(gè)電芯監(jiān)控器中僅出現(xiàn)單個(gè)開(kāi)路的情況。讀者可以獨(dú)立應(yīng)用上述算法,僅有一個(gè)C引腳開(kāi)路的情況下(C0引腳和C18引腳除外)進(jìn)行開(kāi)路檢測(cè)。讀者會(huì)發(fā)現(xiàn),仍然可以得到正確的開(kāi)路檢測(cè)結(jié)果。上述算法不僅繼承了數(shù)據(jù)手冊(cè)所述算法的優(yōu)點(diǎn),而且克服了數(shù)據(jù)手冊(cè)算法應(yīng)用于多個(gè)C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路情況的局限性,使得多處開(kāi)路故障的檢測(cè)更加準(zhǔn)確、高效。

      C0引腳或C18引腳出現(xiàn)開(kāi)路的情況

      上述算法用于檢測(cè)LTC6813引腳C1C17的開(kāi)路情況?;氐角懊嫣岬降乃惴?,當(dāng)C0引腳或C18引腳出現(xiàn)開(kāi)路情況時(shí),想要準(zhǔn)確檢測(cè)出電路中的所有開(kāi)路故障還是非常困難的。接下來(lái)我們將探討這兩個(gè)引腳出現(xiàn)開(kāi)路時(shí)的復(fù)雜性:

      情況1如圖1所示,使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中提到的方法可以評(píng)估C0引腳或C18引腳的開(kāi)路,前提是它們不與相鄰的C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路。具體來(lái)說(shuō),若C0引腳與C1引腳、C18引腳與C17引腳不是同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路,則可作出如下判斷:如果CELLPU[1] = 0,則C0開(kāi)路。如果CELLPD[18] = 0,則C18開(kāi)路。

      情況2如圖9和圖10所示,當(dāng)C0引腳或C18引腳與其相鄰的C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí),通常在這種情況下,仍可使用以下條件來(lái)識(shí)別C18引腳的開(kāi)路情況:若CELLPD[18] = 0,則C18開(kāi)路。但是,當(dāng)C18引腳與多個(gè)相鄰C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí),建議將C18引腳的開(kāi)路檢測(cè)規(guī)則設(shè)置為CELLPD[18] < +400 mV。與此同時(shí),仍然可以使用前面提到的算法來(lái)識(shí)別與C18引腳相鄰的開(kāi)路。

      對(duì)于C0引腳,可以使用以下條件來(lái)識(shí)別其開(kāi)路:若CELLPU[1] = 0,則C0開(kāi)路。然而,與C0引腳相鄰的開(kāi)路無(wú)法用前面提到的算法來(lái)識(shí)別,因?yàn)樗鼈儾粷M(mǎn)足觸發(fā)條件。對(duì)于算法無(wú)法識(shí)別的開(kāi)路,仍然可以通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)中提到的開(kāi)路檢測(cè)規(guī)則來(lái)識(shí)別:若CELLΔ[n+1] <–400 mV,則C(n)開(kāi)路。但需要注意的是,為了精準(zhǔn)檢測(cè)情況2C1引腳的開(kāi)路情況,需要在前面提到的算法中添加一條額外的開(kāi)路檢測(cè)規(guī)則:若C0開(kāi)路且CELLPD[1] < 400 mV,則C1開(kāi)路。

      情況3如圖11所示,在PCB內(nèi)將C0短接至V-并將C18短接至V+,這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以免去V-引腳和V+引腳與電池包之間的兩個(gè)布線(xiàn)連接。但缺點(diǎn)是,如果C0引腳和C18引腳之間的導(dǎo)線(xiàn)連接阻抗不夠低,則可能會(huì)給CELL1CELL18的電壓檢測(cè)引入額外的誤差。因?yàn)楫?dāng)C0V-、C18V+共用同一連接時(shí),V-引腳和V+引腳在芯片運(yùn)行期間會(huì)承載電源電流,此電源電流相比于采樣電流通常較大。例如,當(dāng)電芯監(jiān)控器的內(nèi)核處于MEASURE狀態(tài),isoSPI處于READY狀態(tài)(IB = 1 mA)時(shí),根據(jù)LTC6813數(shù)據(jù)手冊(cè)中表2和表3所列出的公式,電流消耗可能達(dá)到約21 mA。如果布線(xiàn)阻抗不夠低,C0C18布線(xiàn)連接處可能會(huì)出現(xiàn)明顯的電壓降,從而影響CELL1CELL18的電壓檢測(cè)精度。

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      9.C18引腳開(kāi)路檢測(cè)算法示意圖(基于情況2)。

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      10.C0引腳開(kāi)路檢測(cè)算法示意圖(基于情況2)。

      圖片.png圖片.png

      11.C0V-C18V+共用同一連接時(shí)的示意圖。

      2.LTC6813內(nèi)核電源電流

      狀態(tài)

      IVP

      IREG(內(nèi)核)

      睡眠

      VREG = 0 V

      6.1 μA

      0 μA

      VREG = 5 V

      3 μA

      3.1 μA

      待機(jī)

      14 μA

      35 μA

      REFUP

      550 μA

      900 μA

      測(cè)量

      950 μA

      15 mA

      3.LTC6813 isoSPI電源電流公式

      IsoSPI狀態(tài)

      ISOMD連接

      IREG (isoSPI)

      IDLE

      N/A

      0 mA

      就緒

      VREG

      2.2 mA 3 × IB

      V-

      1.5 mA 3 × IB

      激活

      VREG

      寫(xiě)入:2.5 mA (3 + 20 × 100 ns / tCLK ) × IB
       
      讀取:2.5 mA   (3 20 × (100 ns × 1.5)   / tCLK ) × IB

      V-

      1.8 mA (3 20 × 100 ns / tCLK) × IB

       基于圖11所示的連接方法,我們來(lái)觀察圖12。當(dāng)C0引腳或C18引腳與其相鄰的C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí),通常在這種情況下,仍可使用以下條件來(lái)識(shí)別C18引腳的開(kāi)路情況:若CELLPD[18] = 0,則C18開(kāi)路。但是,當(dāng)C18引腳與多個(gè)相鄰C引腳同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)路時(shí),建議將C18引腳的開(kāi)路檢測(cè)規(guī)則設(shè)置為CELLPD[18] < +400 mV。與此同時(shí),與C18引腳相鄰的開(kāi)路無(wú)法用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的算法或前面提到的算法來(lái)識(shí)別,因?yàn)樗鼈儾粷M(mǎn)足觸發(fā)條件。在這種情況下,可以額外添加一條開(kāi)路檢測(cè)規(guī)則,作為前面提到的算法的一部分:如果C18開(kāi)路,并且同時(shí)滿(mǎn)足CELLPU[n] < +400 mVCELLPD[n] < +400 mV兩個(gè)條件,則Cn開(kāi)路。然而,隨著與C18引腳相鄰且連續(xù)的開(kāi)路數(shù)量增多,這條檢測(cè)規(guī)則也有可能失效,芯片無(wú)法正常執(zhí)行ADOW命令。

      至于圖12中的C0引腳開(kāi)路,它將導(dǎo)致芯片無(wú)法正常執(zhí)行ADOW命令。在這種情況下,C0引腳開(kāi)路無(wú)法通過(guò)ADOW命令識(shí)別。盡管如此,芯片仍然可以執(zhí)行ADCV命令來(lái)完成電芯電壓檢測(cè),并且可能發(fā)現(xiàn)CELL1的電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果異常低,從而表明C0引腳可能存在開(kāi)路情況。但是,該方法不被視為本文所述算法的一部分。

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      12.C0引腳或C18引腳開(kāi)路檢測(cè)算法示意圖(基于情況3)。

      這些情況說(shuō)明了上述論斷的理由。當(dāng)C0引腳或C18引腳出現(xiàn)開(kāi)路情況時(shí),想要準(zhǔn)確檢測(cè)出電路中的所有開(kāi)路故障還是非常困難的。

      總之,將本文介紹的所有算法結(jié)合起來(lái),我們可以準(zhǔn)確識(shí)別出電路中C引腳的幾乎所有開(kāi)路情況,無(wú)論其位置和數(shù)量如何。然而,一旦要檢測(cè)涉及C0引腳或C18引腳的開(kāi)路故障,該組合算法可能無(wú)法保證100%檢測(cè)到電路中的所有開(kāi)路故障。在這種情況下,算法最好發(fā)出警示:在C0/C18中檢測(cè)到開(kāi)路故障,實(shí)際開(kāi)路數(shù)量可能與算法得出的值不一致。

      開(kāi)路檢測(cè)的偽代碼和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      本文介紹的所有算法均已集成并整合到LTC6813開(kāi)路檢測(cè)偽代碼示例中,如圖13所示,僅供參考。此外,這里還給出了開(kāi)路檢測(cè)的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖14至圖17的結(jié)果是在對(duì)LTC6813評(píng)估板電路的實(shí)際開(kāi)路檢測(cè)實(shí)驗(yàn)獲得的。實(shí)驗(yàn)所采用的開(kāi)路檢測(cè)算法是基于本文所介紹算法的組合;開(kāi)路功能的驅(qū)動(dòng)代碼是基于所提供的偽代碼編寫(xiě)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在設(shè)定的條件下,所有開(kāi)路情況(即使存在多處開(kāi)路)都可以被準(zhǔn)確檢測(cè)出來(lái),包括數(shù)量和位置。也就是說(shuō),本文所述的開(kāi)路檢測(cè)算法既準(zhǔn)確,又可靠。

      結(jié)論

      雖然本文主要討論LTC6813的開(kāi)路檢測(cè)方法及算法,但該IC所采用的開(kāi)路檢測(cè)方法具有通用性,也是ADI各型號(hào)電芯監(jiān)控器所采用的共同方法。因此,本文介紹的開(kāi)路檢測(cè)算法只需稍加修改,即可輕松移植到使用類(lèi)似開(kāi)路檢測(cè)方法的其他ADI電芯監(jiān)控器上。

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      13.LTC6813器件中開(kāi)路檢測(cè)的偽代碼示例。

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      14.開(kāi)路實(shí)驗(yàn)及結(jié)果(實(shí)驗(yàn)1)。

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      15.開(kāi)路實(shí)驗(yàn)及結(jié)果(實(shí)驗(yàn)2)。

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      16.開(kāi)路實(shí)驗(yàn)及結(jié)果(實(shí)驗(yàn)3)。

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      17.開(kāi)路實(shí)驗(yàn)及結(jié)果(實(shí)驗(yàn)4)。



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