电池采样模块LCBU方案20111214内含各方案比较

1、电池采样模块LCBU方案1. 要求及规格输入1 总共8个LCBU模块通过CAN总线和上一级主控模块连接。2 在空间上，各模块相互独立固定于每个电池组的边上。3 每个电池组只要一个温度采样即可。4 系统电压12V综述：1. 本来在通信方式上CAN和LIN，SPI都可选 只是在这个地方节点过多,再从实时性要求上来说采用LIN不太合适。而SPI因为8个模块相隔距离较远不在同一安装盒内也不合适。所以在这里CAN更好一些,实时性也好一点当然成本更高一些。对于实时性：注1：到底有没有必要追求单个电池模块内部各电池(cell)电压采样的同时性？除分立元件方案外，整个电池模块(12cell)采样时间都较快，但

2、将每个电池模块的电压信号汇集到主控板需要一定时间，一般在100ms之内可完成一次全采样处理,所以相比之下每个电池模块的采样时间到底多少就显的不那么重要。到底在多少时间内完成一次采样比较好这个还需要再根据以后调试及汽车具体运行情况决定。采样精度到底要求多高这个也不能确定2. 温度采样按一个设计。对于12节电池5-6个温度采样也许更好一些。3. 线路板及外围结构未定4. 方案选型 -电源：安森美NCV4266 150mA-CAN收发器：NXP TJA1040 控制总线时最大冲击电流为70mA，平均电流在10mA以内。对于电源和收发器如果有集成方案就更好，可现在并未找到集成的芯片-Mcu: 选用fr

3、eescale 的9S08DZ16-采样电路:凌力尔特LTC6803方案、TI的BQ76PL536方案、ATMEL 的ATA6870方案和分立元件方式可选 下面有各方案比较-均衡电路：由采样电路一起决定 均衡电流实际需要多大及散热需要综合考虑-温度传感器：这个需要考虑电池结构空间决定采用怎样的温度传感器较好 ERT-J1VG103FA 或 MURATA的可选锂电池信号采样和均衡板方案比较简述：目前锂电池串电压采样及均衡方案大的方向上有分立元件和集成芯片两大类可选，其中芯片方案经过比较相对较好的也有Atmel、Ti、Linear可选。下面对这几种方案从性能、价格进行比较。分立元件有3种大的方案1

4、， 利用AD芯片采样电压，将AD测量结果值以数字的形式隔离的方式传给MCU。其实这类似于芯片方案。2， 通过光耦等隔离元件将某一节电池短暂接入到AD测量系统。不过这种方案不能使用于多个采样模块共地的设计方式或需要采用大电阻分压测量。如果各模块的电源需要隔离，因为考虑到我们有8个模块该方法使用起来也将比较复杂。见例13， 不做隔离，用较高的阻抗电路将电池接入到AD测量系统中。见例2例1：-下图采样的是短暂选通某一节电池到AD口测量的方法缺点：没有考虑分压电阻和二极管差异性及温差对采样精度的影响 而且不太适用于多个采样模块共地的设计方式，除非电源隔离或把分压电阻调的很大以减小电流，但那样同样会使得

5、AD精度受损。下图原理类似例2：-上图方案中V_04M,R141,U4,Q44构成一个恒流源,30-40uA电流流过R160,这样的做法相对MCU AD的输入阻抗这个30uA的电流太小，测量精确度和一致性难易保证，而且精度也受到R141及R160精度的影响。另外此电路对绝缘电阻的测量也会受到一定的影响。不过这是目前了解到的在没有隔离器件的情况下做的较好的方法。各方案比较：TI：bq76PL536Linear：LTC6803ATMEL: ATA6870分立元件可管理电池数3-6 CELL/IC12CELL/IC3-6CELL/IC硬件决定，可扩展性较好采样时间 注12*6us/6cell <

6、; 1ms13ms/12cell8ms/6cell完成12 cell估计需要50msAD分辨率14BIT12BIT12BITMCU决定,一般12BIT采样误差3mv2.5mv10mV由分立元件特性决定，一般在2%以上采样占用MCU基本不需要基本不需要基本不需要全程占用CPU均衡电流外部器件决定，同时考虑散热外部器件决定，同时考虑散热外部器件决定，同时考虑散热器件决定，同时考虑散热均衡阀值寄存器设置,自动无，直接设置均衡开关软件均衡时间寄存器设置,自动无，软件设置软件温度采样路数222分立元件决定工作温度40°C to 85°C-40°c 至 125°c4

7、0°C to 85°C元件决定可达-40°c 至 125°c 一般在-40°c 至 85°c测量电压温度补偿没有提到有,8ppm/°C硬件无，可软件补偿外围器件数量一般少一般较多线路板面积及焊点较少很少较少较多所需MCU IO口较少很少较少较多隔离元件数量/12CELL444最少0功耗12uA/45uA12uA/780uA10uA/15mA相比集成方案功耗较高可提供供隔离器件使用的电流3mA<8mA,4mA20mA无自复位功能通信丢失自复位可设无自我保护过温，过压，欠压，开路开路，过压，欠压开路，过压，欠压因硬件方案而异对绝缘电阻影响无无无有电池组内接反保护无无无无单片最高耐压30V/6 cell，36V冲击75V/12 cell30V/6cell每节电池采用部分耐压可更高方案调试时间快快快稍慢抗干扰性较好较好HIGH EMI IMMUNITY由电路性能决定采样电路价格/12节2*4.3USD10USD30+RMB通信方式SPISPISPI分立，直接采样采购周期时间较长时间较长容易，但种类较多各方案综述：凌特：单片管理电池数多集成度高，精度好，性能指标较好，芯片成本高。TI： 采样时间最快，精度高，性能