高壓電池組已廣泛用于許多工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)以外的領(lǐng)域，通?？捎米鳎阂灾绷餍问絻?chǔ)存輸電網(wǎng)電能的不間斷電源 (UPS)； 48-V 通信設(shè)備中的應(yīng)急直流電源；起重機(jī)和電梯系統(tǒng)中的應(yīng)急電源；以及緊急情況下驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片。雖然本文討論汽車中電池組的使用，但一些根本問(wèn)題在所有類型電池組中都會(huì)存在。

交通運(yùn)輸應(yīng)用中的電池組一般含有 100 塊甚至更多的電池，可提供數(shù)百伏電壓。一般公認(rèn)50 V 或60 V 以上的電壓可以致 命，而可能導(dǎo)致電子設(shè)備損壞的電壓則更低（考慮利用某些類型電化學(xué)反應(yīng)的電池穩(wěn)定性），因此安全問(wèn)題至關(guān)重要。雖然 這些電池組本身具有危險(xiǎn)性，但仍然必須與電池殼內(nèi)的電池監(jiān)控電子設(shè)備通信。因此，通信方式必須安全可靠。

高壓電池組中的電池結(jié)構(gòu)

原始設(shè)備制造商一般要求將電池裝到保護(hù)殼中，稱為"電池包"，通常含有 6 到 24 塊串聯(lián)電池。含有較多電池的電池包體積更大，也不易放入典型的汽車空間中。相關(guān)的電池監(jiān)控集 成電路靠近受監(jiān)控的電池，并由電池本身供電。是否有必要監(jiān)控各電池的電壓，取決于電池的化學(xué)原理。例如，我們非常了解基于鎳氫 (NiMH) 化學(xué)原理的高壓電池組性能，因此一般無(wú) 需測(cè)量各電池電壓，只需測(cè)量特定電池包內(nèi)所有電池的總電壓即可。而基于鋰離子(Li-Ion) 化學(xué)原理的電池組，則必需監(jiān)控各電池的電壓，以便檢測(cè)電池串中的任一電池有無(wú)發(fā)生過(guò)壓或 欠壓情況。一般不必測(cè)量各鋰離子電池的溫度，但應(yīng)提供相關(guān)測(cè)量功能。因此，鎳氫電池組的監(jiān)控電子設(shè)備比鋰離子電池組的監(jiān)控電子設(shè)備簡(jiǎn)單得多。圖1 顯示一種構(gòu)建和監(jiān)控高壓電池 組的常用方法。

電池監(jiān)控器 IC 通常處理 6 塊或 12 塊電池。目前，ADI 公司提供兩種專用特殊用途 (ASSP) 產(chǎn)品用于電池監(jiān)控： AD72801 基于高速多路復(fù)用 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，主要用作主監(jiān)控器；另一種器件基于一系列窗口比較器，用作備用或冗余監(jiān)控器。本文不會(huì)深入討論這些產(chǎn)品，但仍需說(shuō)明這些器件在電池組配 置中如何通信。每個(gè)電池為上方電池的測(cè)量輸入確立共模電平。菊花鏈接口允許電池組的各AD7280 直接與其上或其下的AD7280 通信（從而沿著堆疊上下傳遞數(shù)字信息），而無(wú)需隔離。最底部AD7280 的SPI 接口用來(lái)與系統(tǒng)微控制器交換整個(gè) 電池組的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。此處必須采用高壓電流隔離，以保護(hù)系統(tǒng)中的其它低壓電子器件。