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鋰離子電池是一種高效的綠色能源。我們這里不去列舉鋰電的優(yōu)點(diǎn)，僅討論鋰電應用的一個(gè)挑戰：安全性。不論是前些年的筆記本電腦自燃事件還是近來(lái)的手機爆炸事件，鋰電都是罪魁禍首。如果說(shuō)筆記本電腦和手機的電池尺寸較小、造成的危害有限的話(huà)，那么將來(lái)當鋰電應用于電動(dòng)汽車(chē)的時(shí)候，它一旦爆炸則后果可想而知。 實(shí)際上，鋰電正在從便攜產(chǎn)品向能源、工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域擴散。新能源如風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電在全球都是迅速增長(cháng)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。美國政府近期為替代能源的研發(fā)投入了300億美元，中國政府也為新能源投入了大量資金并提供了優(yōu)惠的政策。然而，這些能源由于其輸出功率的不穩定性，都需要儲電設備來(lái)配合，而高壓、大電流的鋰電池組是不錯的選擇。 在汽車(chē)制造業(yè)，混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)車(chē)發(fā)展迅速。ADI公司預測，未來(lái)5年內這些汽車(chē)的年復合增長(cháng)率可達30%，而鋰電的應用將從目前的幾乎0%增長(cháng)到50%。也就是說(shuō)，鋰電在工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域的應用才剛剛開(kāi)始，10年后這個(gè)市場(chǎng)幾乎不可思量。 然而，除了上面提到的安全性之外，鋰離子電池與鎳氫電池相比還有一件麻煩事：鋰電池組中的每節電池都需要進(jìn)行電壓和溫度監控，而且它們的充電狀態(tài)必須平衡。如果處理不好，鋰電池可能被損壞，而其后果同樣將十分嚴重——鋰電池非常昂貴。例如，一輛電動(dòng)汽車(chē)大約需要100節鋰電池，總成本達到1萬(wàn)美元。 可以看出，高壓鋰電池組的監控和保護不僅重要，而且比較復雜，成本也較高。如何實(shí)現可靠的監控保護并降低系統成本是一項挑戰，但同樣也是電子廠(chǎng)商的一個(gè)市場(chǎng)機會(huì )。ADI公司就瞄準了這個(gè)市場(chǎng)，剛剛推出了用于鋰電池保護系統的集成安全監控器。 ADI公司的鋰電池監控和保護系統如下圖所示。其中AD7280是主監控芯片，AD8280是輔助安全芯片。每組芯片可以監控并保護3 至6節鋰電池。它們是基于高壓放大器技術(shù)直接對鋰電池進(jìn)行監測，通過(guò)菊花鏈的串聯(lián)形式將信號通過(guò)一個(gè)隔離器傳送到一個(gè)處理器。與過(guò)去的方法相比，這個(gè)系統可以節省大量的隔離器、處理器等器件，大幅降低系統成本和占位面積。該系統可以監控鋰電池的過(guò)壓、欠壓和過(guò)溫狀態(tài)，電壓全溫誤差僅為正負0.07%（-40到+85攝氏度）。AD7280與AD8280總的最大漏電流僅15微安。 
圖：ADI公司的鋰電池監控和保護系統 主監控器AD7280的框圖和參數如下圖所示。
圖：AD7280框圖
圖：AD7280關(guān)鍵指標 AD8280是ADI公司剛剛推出的新產(chǎn)品。它是一個(gè)安全監控器，配合主監控器AD7280工作，驗證主監控器的測量結果，是一個(gè)較低成本的冗余方案，為系統提供另一個(gè)決策依據。本文開(kāi)頭闡述了鋰電池安全的重要性，所以這個(gè)冗余方案是必要的，它有助于OEM廠(chǎng)商滿(mǎn)足安全法規的要求，如ISO26262和IEC61508，以及汽車(chē)應用的AEC-Q100和EMI標準。 AD8280的原理和典型應用電路如下所示。
圖：AD8280電路
圖：AD8280菊花鏈連接 作者：郭慶春 來(lái)源：嵌入式公社 |
