- 在非完美电池管理系统中的故障监视

　　另外两个可以通过引脚搭接设定的功能是，电池检查的重复率以及所连接的电池数量。所有 12 节电池以及温度输入都可以每隔 15ms、130ms 或 500ms 检查一次。较小的占空比导致从电池组抽取的电源电流较小。电池数量可以在 4 节到 12 节之间设定。这确保只对实际连接的电池进行故障检测。

　　可以将任意数目的 LTC6801 彼此堆叠起来，以监视非常高电压系统中数百个单独的电池，见图 4。启用时钟被缓冲，两条信号线上的输出连接到电池组中下一个较高端器件的使能输入。启用时钟蜿蜒地进出每个器件，一直到电池组的顶端。同样，每个器件非常重要的状态输出时钟向下传递至电池组中下一个较低端器件的状态输入引脚。状态时钟的频率与启用时钟相同，并可位于 2kHz 至 50kHz 之间。如果任何时间在任何电池组的任何地方检测到任何故障，则负责监视受损电池的器件的状态时钟将停止电平变换。该静态条件将沿着电池组向下传播至底端器件。运用某种形式的边缘检测的任何器件 （例如：看门狗定时器或计数器捕获/比较功能部件） 均可用于监视电池组中底端器件的状态输出线。当某个时钟转换被错过时，该器件能够产生信号以对一般性故障进行维修。

　　

　　图 4：任何数量的 LTC6801 电池监视器都可以叠置。

　　由于叠置的器件工作电压不同，因此需要 AC 耦合使能和状态信号。

　　提供一个用于状态线的连续时钟是一项重要的功能。使用一种静态逻辑电平来指示所有的系统故障始终有可能在逻辑状态中产生失效，这种失效会错误地指示系统一切正常。这将导致故障监视电路失去作用。当采用一种定时方案时，监视器件必须连续执行某些操作以保持时钟的运行，而且系统的一切都必须处于正确的状态，否则它将停止运作。在正常 （OK） 状态中，故障信号不会被“阻塞”。为了增强抗逻辑噪声性能，需沿着电池组上下地对 LTC6801 进行差分定时。对于高电压电池组，常常需要提供针对控制器电源的隔离。当采用差分时钟信号时，增设隔离变压器是相当容易的。这是器件设计中另一项旨在强化容错/安全性的考虑。

　　如果监视器件有问题会怎么样？

　　毫无疑问，通过冗余监视提高了系统可靠性，但是怎样才能确保监视器件本身正确运行呢？要防止不可检测的故障模式，这一点非常重要。为了满足这种要求，LTC6801 提供内置的自动自测试功能。这种自测试功能可以按需启动，或者在每完成 1024 个电池测试周期后自动执行，自动测试用 17ms 时间就可以结束。图 2 的电路显示，可以怎样连接 LTC6802-1 器件，以允许按需运行自测试功能。一个单独的输出引脚提供的信号表明该器件是否执行了所有自测试功能，而且不中断电池状态输出时钟。自测试检查 4 个主要功能。

　　测试内容之一是，检查 ADC、电压基准和比较器是否正确运行。为了进行这一测试，要对第二个内部电压基准测量 3 次。第一次测量在一个严格的窗口内比较该基准与两个门限值，而且绝不能产生超出范围的指示。接着，将较高的门限值降至一个仅低于所期望的电压值，进行第二次电压基准测量，这时比较器应该产生一个过压指示。最后，较低的门限设定为高于所期望的电压，这时应该产生一个欠压指示。这样就可以有把握地确定，ADC 的模拟部分工作正常，而且比较门限可以改变并且是准确的。

　　ADC 的数字部分也要测试。应用两个测试信号，将产生由交替的“1”和“0”组成的数字输出读数。12 位输出代码将是 0xAAA 或 0x555。这证实没有 ADC 输出位固定在高或低电平上。

　　连接电池的高压多工器也要测试。如果开关的地址解码器出现故障，那么一节或多节电池有可能被跳过，而其它电池则被重复测量。跳过电池会意味着，坏电池可能未被检测到。其它多工器故障 （例如同时选择多节电池或开关输入之间短路） 会至少在一节电池输入通道上产生过压或欠压指示。这种自测试确保每节电池都得到测量，或确保将错误被标记出来。

　　第四个非常重要的自测试功能确定是否有电池连接是开路的。就这项测试而言，对每节电池都用一个连接到电池每一端的 100uA 小吸收电流进行测量。如果连接到电池的导线开路，那么用于这节电池的 ADC 电压输入将被吸收电流拉低。对开路导线之上的下一节电池的测量，将产生过压指示并被标记出来。

　　这种周期性的自测试增强了系统运行的可靠性。通过检查执行检查功能的器件，可以更有把握地确定，所有事情都处于良好运行状态。

　　粗略的温度输入

　　在了解每节电池的充电状态时，锂离子电池的工作温度是一个重要因素。温度由LTC6802-1 等电池管理器件准确测量。故障监视器件 LTC6801 还有两个粗略的温度输入。这些读数之所以是粗略的，是因为到温度引脚的电压输入只是简单地与 VREF/2 或 1.5V 门限作了比较。如果输入电压高于 1.5V，那么就被认为状态良好，如果输入低于该门限，就被认为出现了故障。以图 5 所示的分压器形式安置诸如热敏电阻等温度传感器和电阻器，可以形成简单的温度过高/过低监视功能。如果环境温度或特定的温度点超出了预定的范围，那么状态输出时钟就中断，所采用的方法与发生电池电压故障时所用方法相同。

　　

　　图 5：粗略温度检测有可能通过到内部电压比较器的两个温度输入引脚完成。

　　这个例子在 -20°C 至 +60°C 的窗口中监视系统工作温度。如果超出温度限制，就标记出错。

　　结论

　　在系统中保持所有电池有正确的电量将延长昂贵的电池组的使用年限。在诸如电动型汽车等汽车系统以及不中断电源备份系统中，这对获得客户满意极其重要。采用 LTC6801 是一种经济实惠的方式，它可通过冗余故障监视改善锂离子电池管理系统的长期可靠性。LTC6801 与更准确的电池管理系统一起运行，可提供一种复核功能，复核所有系统组件是否正常运行。如果运作失常，就会提供一个标记，以启动解决问题的程序。这有助于给最终产品的可靠性增加安全性，这么做永远都不是坏事。