Рост популярности электромобильности, портативной электроники и систем накопления энергии (СНЭ) сделал технологии аккумуляторных батарей как никогда востребованными. Сердцем любой такой системы является BMS (Battery Management System) — система управления батареей, которая отвечает за ее безопасность, эффективность и долговечность. С момента приобретения Linear Technology в 2017 году, портфель решений Analog Devices для BMS стал одним из самых полных и технологически продвинутых на рынке.
Задачи и функции BMS
- Мониторинг: Точное измерение напряжения, тока и температуры каждой ячейки или группы ячеек в батарейном блоке
- Балансировка: Выравнивание заряда между ячейками для максимизации общей емкости батареи и предотвращения перезаряда/переразряда отдельных ячеек
- Защита: Отключение батареи в случае выхода параметров за безопасные пределы (перегрев, перегрузка по току, короткое замыкание)
- Оценка состояния: Расчет ключевых метрик: SOC (State of Charge) — уровень заряда, и SOH (State of Health) — состояние здоровья (степень деградации) батареи
- Связь: Обмен данными с главным контроллером системы по интерфейсам如 CAN, I2C, SPI или изолированным интерфейсам
Ключевые решения ADI и Linear Technology для BMS
- Микросхемы мониторинга ячеек (Cell Monitoring ICs) Это основа любой BMS. Линейка LTC68xx (наследие Linear Tech.) является отраслевым стандартом для многоэлементных батарей.
- LTC6811: Может мониторить до 12 последовательно соединенных ячеек с общей ошибкой менее 1.2 мВ. Поддерживает passive balancing и включает встроенную систему диагностики. Совместима с каскадированием для мониторинга сотен ячеек.
- LTC6813: Обладает аналогичными характеристиками, но с улучшенной EMI стойкостью и более быстрыми временими измерения. Эти ИС обеспечивают высочайшую точность измерений, что критично для точного расчета SOC и обеспечения безопасности.
- Изолированные интерфейсы связи Для обеспечения гальванической развязки между высоковольтной батарейной сборкой и низковольтным контроллером ADI предлагает решения на основе своей технологии iCoupler (изолированные интерфейсы CAN, SPI, I2C) и isoPower.
- Системы на кристалле (SoC) для BMS ADI предлагает и более интегрированные решения, такие как ADBMS1815 и ADBMS2950, которые сочетают в себе функции мониторинга, балансировки и связи, упрощая проектирование и уменьшая размер системы.
- Решения для беспроводной BMS (wBMS) Одной из инноваций ADI является первая в отрадии коммерчески доступная беспроводная BMS (на базе чипсета ADRF9020-ADRF9021). Она устраняет необходимость в проводных соединениях между модулями мониторинга, что повышает надежность, снижает вес и упрощает сборку батарейных модулей, что особенно актуально для электромобилей.
Применение в различных отраслях
- Электромобили (EV) и гибриды (HEV/PHEV): Требуют BMS высочайшего уровня точности, надежности и функциональной безопасности (соответствие стандарту ASIL-D). Здесь применяются многоуровневые каскадируемые системы на базе LTC6811/LTC6813.
- Промышленные системы накопления энергии (СНЭ): Для стационарных аккумуляторов большей емкости ключевыми являются масштабируемость и долговечность. Активно используется активная балансировка (например, на базе LTC3300), которая более эффективно перераспределяет энергию между ячейками по сравнению с пассивной.
- Портативная медицинская аппаратура и мощный ручной инструмент: Здесь на первый план выходят компактность, энергоэффективность и точность оценки SOC. Часто используются более интегрированные SoC-решения.
Решения ADI и Linear Technology для BMS обеспечивают необходимое сочетание точности, надежности и инноваций, позволяя создавать безопасные, эффективные и долговечные аккумуляторные системы для самых требовательных применений.
