电池管理

<font color="#FF0000">作者：Tamer Kira，Maxim Integrated汽车事业部业务管理总监</font>

越来越多的汽车制造商开始反思和重新考虑汽车的供电方式。从对燃料依赖的担忧到对清洁空气的渴望，再到监管制度，推动这一变化的原因有很多。业界专家称，到2025年，销售的汽车中将有25%将配备电动引擎。

电动、混合以及插电式混动汽车，依赖于由数百甚至数千个独立原电池组成的大型锂离子电池组。为确保安全、高效以及持久运行，对这些原电池进行精密管理至关重要。必须监测和均衡原电池之间的电压，同时也必须监测电池温度，这样有助于延长电池寿命(使其与汽车寿命相当)以及汽车行驶里程。

快速、高精度的电池管理系统可满足这些要求。关于电池管理系统，您可以选择不同类型的架构。隔离控制器局域网(CAN)架构基于星型配置，非常可靠。通信线路上的某个断点只影响一片IC，而电池组的其余部分仍然安全。但CAN架构确实具有较高的材料清单(BOM)成本，每片IC都要求微控制器和CAN，通信速度相对较慢。另一种选项是菊花链架构，是业界公认的能够以快于隔离CAN架构的速率提供可靠通信，且成本也大大降低。

如今，系统设计师需要对电源管理更加精通。因为功能和应用数量不断增加，对电池容量的要求也会更高。用户也要求较短的充电时间，这需要更快的充电电流。

但是，由于半导体封装的热限制，单个充电器可能不能支持所需的高充电电流。没有人喜欢握住一个摸起来发热的设备。通过添加一个与主充电器并行的辅助充电器，您可将总充电电流升到75％-100％。这就是所谓的双充电系统。它一般可作为一个很好的解决方案用于支持大于5A的充电电流并穿过电路板散热。

一般来讲，一个双充电系统包括一个主充电器和一个并行充电器。正如图1所示，主充电器需要控制整个充电过程，而并行充电器默认为禁用，通常只有当高充电电流必要时才会操作。

设计一个移动电源的一个关键设计挑战是通过EMI测试。电子工程师经常担心EMI测试失败。若电路EMI测试多次失败，这将是一场噩梦。您将不得不夜以继日地在EMI实验室工作来解决问题，避免产品推出延迟。对于诸如移动电源的消费类产品，设计周期短，而EMI认证限制又严格，因此您想添加足够的EMI滤波器顺利通过EMI测试，但您又不想增加空间，也不想在电路方面增加过多成本。这似乎很难兼顾两者。

TI design低辐射EMI升压转换器参考设计（PMP9778）提供了这样一个解决方案。它可以支持2.7 - 4.4V输入电压、5V / 3A、9V / 2A和12V / 1.5A的输出功率，且只适合移动电源应用程序。通过布置和布局的优化，此TI设计能获得的裕量比在EN55022和CISPR22 B级辐射测试中高出6分贝。让我们来看看设计过程。

<strong> 确定关键电流通路</strong>

EMI从电流变化（di / dt）循环的高瞬时速率开始。因此，我们应在设计之初就区分高di / dt关键路径。为了实现这些目标，了解开关电源中的电流传导路径和信号流是重要的。