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Batterie-Management-Bausteine

Überwachung der Lithium-Ionen-Batterien in Hybrid- und Elektrofahrzeugen

23. September 2011, 11:43 Uhr | Von Greg Zimmer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Filterung bestimmt den effektiven Durchsatz

Eine wichtige Betrachtung bei einem Batterie-Überwachungs-IC ist, wie es das Rauschen im Automobil verkraftet, dem es ausgesetzt sein wird. Viele Batterie-Überwachungsbausteine verwenden einen schnellen SAR-A/D-Wandler für die Digitalisierung der Zellenmesswerte, was bei Datenerfassungssystemen mit mehr als 100 Kanälen von Vorteil sein kann. In der verrauschten Fahrzeugumgebung bestimmt jedoch die Filterung den effektiven Durchsatz und nicht die Abtastrate. Aus diesem Grund bietet ein ΔΣ-A/D-Wandler einen Vorteil im Vergleich zum SAR-A/D-Wandler. Für eine bestimmte 10-kHz-Rauschunterdrückung liefert ein 1-KS/s-ΔΣ-A/D-Wandler einen vergleichbaren Durchsatz wie ein 1-MS/s-SAR-ADC. Der LTC6802 verwendet z.B. einen 1-KS/s-ΔΣ-A/D-Wandler, der nacheinander zehn Eingangskanäle in 10 ms abarbeiten kann. Das eingebaute digitale Linear-Phasen-Filter liefert eine Rauschunterdrückung von 36 dB bei 10 kHz Schaltrauschen. Um dieselbe Rauschunterdrückung bei 10 kHz zu erzielen, benötigt ein 1-MS/s-SAR-Wandler dazu an jeder Zelle ein einpoliges RC-Filter mit einer Eckfrequenz von 160 Hz (Bild 2). Die 12-bit-Einschwingzeit des RC-Filters beträgt 8,4 ms; obwohl ein SAR-Wandler nacheinander zehn Kanäle in 10 µs abarbeiten kann, ist mehrmaliges Scannen alle 8,4 ms wegen der Antwortzeit des Filters zwecklos.