#電池管理系統BMS #多顆電池監視器 #ISO26262標準 #頻隙電壓基準
#掩埋式齊納 #增量累加資料轉換器
【多顆電池監視器：電動車安全與否，就靠它！】
隨著電動車發展日趨成熟，新型大功率電池技術及「電池管理系統」(BMS) 所用的電子元件組成也引發關注；尤其是位於核心的「多顆電池監視器」零組件。儘管 ISO 26262 標準已幾乎涵蓋產品開發及使用的每一個階段，系統性地解決了汽車中因電子和電氣系統運轉失靈可能導致的潛在危害，但是系統設計者仍須專注於：如何不斷確認每一個可能影響安全性的元件是否運行無誤？單是這一點，就為設計帶來極大挑戰。
此時，「多顆電池監視器」便發揮核心作用。為確保電池監視器能在高壓、極端溫度、允許熱插拔及有電氣雜訊的環境中工作多年，內部零組件除了須符合 ISO 26262 標準外，還須具備分析潛在故障並提出解決方案的能力。類比元件大廠凌力爾特 (Linear) 表示，要達到上述目標，可透過改進提高內部診斷的覆蓋範圍，包括額外的冗餘測量通路、改善輸入訊號的同步問題，以及提高自測試準確度來實現——內建的電壓基準是主要決定因素。
潛在測量誤差會造成電池管理有效性降低，進而有損電池組容量和可靠性，縮短使用壽命。若採用尺寸小、功耗和壓差都很低的「頻隙」電壓基準雖然是較佳的選項，但頻隙基準可能將印刷電路板組裝產生的機械壓力、熱量變化、濕度以及長期漂移形成另類測量誤差。為避免這種限制，凌力爾特精心為設計增加專用的「掩埋式齊納」 (Buried Zener) 電壓基準，即使不同溫度、時間及其他工作條件發生變化，依然保持卓越的穩定性。
此外，為過濾每一顆電池上的電壓雜訊，凌力爾特以「增量累加」取代「續漸近式」 (SAR) 資料轉換器，以降低汽車環境充滿來自馬達、螺線管、電源逆變器等的雜訊和暫態干擾，確保卓越的測量準確度。「增量累加轉換器」(ΔΣ ADC) 會在轉換期間輸入多次採樣，然後求取平均值，是經過低通濾波消除、作為測量誤差源的雜訊後所得出，截止頻率是由取樣速率決定。雖然測量電池組的時間稍長，卻是在雜訊環境中準確測量電池，最實用的方法。
多顆電池監視器的主要任務在於：準確測量電池電壓，並將所測得電壓值傳送給主處理器。因此凌力爾特認為，多顆電池監視器最好不包括內部軟體，以免與系統級電池管理發生衝突；從所有電池收集資料並決定充電／健康狀態的任務，應該由主 BMS 處理器完成。不過，由於多顆電池監視器是直接連接至電池，位於電池系統中最關鍵的位置，可把電流或溫度感測器測量值與電池測量值緊密聯繫，作為 BMS 微處理器和外部元件的連接中心，負責數位輸入／輸出或類比輸入。
延伸閱讀：《電池組管理達到新突破》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2015/1123/30570.html
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