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Batteriemanagement von Hybrid- und Elektrofahrzeugen

Je genauer, desto sicherer

3. Februar 2015, 14:31 Uhr | Brian Black

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Subsurface-Zener-Spannungsreferenz nutzen

Um die beste Genauigkeit über die Zeit und unter rauen Betriebsbedingungen zu erzielen, nutzt Linear Technology im Batterieüberwachungs-IC LTC6804 (Bild) eine Subsurface-Zener-Spannungsreferenz. Das resultiert in einem Gesamtmessfehler der Zellenspannung von < 1,2 mV. Um die genausten Messungen auch bei Vorhandensein von elektrischem Rauschen und Spannungsspitzen von Umrichtern, Schaltern, Relais etc. zu erhalten, setzt der Baustein auf Delta-Sigma-A/D-Umsetzer mit eingebauter Rauschfilterung dritter Ordnung.

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Idealerweise wird ein Batteriepack in kleinere Module aufgeteilt, die im ganzen Fahrzeug verteilt werden, um eine höhere Design-Flexibilität und bessere Gewichtsverteilung zu erreichen. Die Herausforderung dabei ist, dass die Batteriemodule sensible Messdaten in einer elektrisch verrauschten und physikalisch rauen Umgebung kommunizieren müssen. Der CAN-Bus wurde ursprünglich entwickelt, um eine robuste Kommunikation in rauer Automobilumgebung zu bieten, aber die Anforderungen an den Datendurchsatz von rohen BMS-Daten und die Komponentenkosten haben verhindert, dass der CAN-Bus in Elektro- und Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommt. Aus diesem Grund hat Linear Technology das isoSPI-Interface entwickelt, das eine robuste Kommunikation zu geringen Kosten über Kabel bis zu 100 m Länge ermöglicht. Das in den LTC6804 und den zugehörigen isoSPI-Kommunikationsschnittstellen-IC LTC6820 eingebaute isoSPI Interface arbeitet zusammen mit kleinen Trafos, ähnlich denen, die in Ethernet-Netzwerken eingesetzt werden, und symmetrischen Leitungspaaren, um Datenraten von bis zu 1 Mbit/s zu erzielen. Aber ohne die mit dem CAN-Bus verbundenen Kosten. Das isoSPI Interface wurde für die fehlerfreie Übertragung entwickelt, weil es den hohen Anforderungen der Stromeinspeisungs-Messmethode (Bulk Current Injection, BCI) ausgesetzt ist. In der Praxis wurde die volle Leistung bei einem 200-mA-BCI nachgewiesen und bei mehreren Automobilherstellern dupliziert, was den isoSPI Link für die Chassisverdrahtung im Fahrzeug vollständig qualifiziert.