如何提高能量存储电池管理系统的可靠性-第4页-北极星售电网

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尽管高准确度基准是确保上佳性能的必要部件，但仅靠这个是不够的。A/D转换器架构及其运作必须在电噪声环境中符合规范的要求，此类噪声环境是系统的大电流 / 高电压逆变器的脉宽调制(PWM)瞬变的结果。另外，电荷状态(SOC)和电池健康状况的准确评估还需要相互关联的电压、电流和温度测量。

为了减低系统噪声以避免其影响BMS性能，LTC6804转换器采用了一种增量-累加(Δ-Σ)拓扑，辅之以6种用户可选的滤波器选项以应对噪声环境。该Δ-Σ方法由于其具有每次转换采用多个样本的性质和一种取平均的滤波功能，因而减轻了电磁干扰(EMI)和其他瞬态噪声的影响。

2) 电池容量平衡：大型电池包一般由多组电池或电池模块组成，在任何使用这类电池包的系统中，电池容量平衡都是不可避免的要求。尽管大多数锂电池在首次到达用户手中时已经进行了良好的容量匹配，但是随着老化，锂电池会损失容量。由于导致老化过程不同的因素有多种 (例如电池组的温度变化率不同)，各节电池的老化过程可能各不相同。使整个老化过程加剧的是，如果允许电池工作范围超出其SOC限制，那么这节电池就会提前老化，并会额外损失容量。这些容量方面的差异，加之自放电和负载电流方面的小差异，会导致电池容量失衡。

为了解决电池容量失衡问题，LTC6804直接地支持被动平衡(用一个用户可设置的定时器)。被动平衡是一种简便的低成本方法，可在电池充电周期归一化所有电池的SOC。通过从容量较低的电池中移走电荷，被动平衡确保这些容量较低的电池不会过度充电。LTC6804还可用来控制主动平衡，这是一种更加复杂的平衡方法，在充电或放电周期中在电池之间传送电荷。

无论采用主动平衡还是被动平衡，电池容量平衡效果都取决于测量准确度是否足够高。随着测量误差增大，系统建立的工作保护带也必须随之增大，因此，容量平衡性能的实效就会受到限制。此外，随着SOC范围受到进一步限制，对这些误差的灵敏度也会提高。LTC6804的总体测量误差低于1.2mV，完全处于系统级要求范围之内。

3) 连通性/数据完整性考虑：电池组设计中的模块化增强了可扩展性、可维修性和外形的灵活性。然而，这种模块化要求电池组之间的数据总线具有电流隔离(无电阻通路)，这样，任何一个电池组中的故障就不会影响系统的其余部分或在总线上施加高电压。此外，电池组之间的配线必须要能耐受很高的EMI。

两线式隔离数据总线是一种能以紧凑和具成本效益的方式实现上述目标的可行解决方案。因此，LTC6804提供了被称为isoSPI的隔离式SPI互连，其负责把用于时钟、数据输入、数据输出和芯片选择的信号编码为差分脉冲，然后通过一个变压器把这些差分脉冲耦合至一个坚固、可靠和确定已久的隔离组件(参见图5)。

图5：LTC6804支持隔离式SPI接口，该接口可以“菊花链”方式连接，以组成较大的阵列，从而实现坚固、抗EMI的互连，同时还能够最大限度减少布线需求和隔离器数量。

原标题：如何提高能量存储电池管理系统的可靠性

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