假定你接受了一項(xiàng)任務(wù)，為一個(gè)新的和基于電池的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)視器電路，那么你會采取什么策略來優(yōu)化該設(shè)計(jì)的成本和可制造性呢?最初考慮的問題將是確定系統(tǒng)的首選結(jié)構(gòu)以及電池和有關(guān)電子組件的位置。基本結(jié)構(gòu)清楚以后，接下來非得考慮的一個(gè)問題是，電路拓?fù)涞臋?quán)衡協(xié)調(diào)問題，例如，如何優(yōu)化最終產(chǎn)品的通信和互連。

電池的外形尺寸將對電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有重大影響。要使用大量小型電池以適合形狀復(fù)雜的電池模塊(或電池包)嗎？或者要使用外形尺寸很大的電池，因而由于重量問題而導(dǎo)致對電池?cái)?shù)量的限制或引起其他的尺寸限制?這也許是設(shè)計(jì)變數(shù)最大的部分，因?yàn)橥庑涡路f的電池不斷上市，而且人們也在不斷努力，務(wù)求電池模塊或電池包集成到產(chǎn)品中后，會與整個(gè)產(chǎn)品概念更加一致。例如，在汽車設(shè)計(jì)情況下，電池最終也許分散在車輛上的某些空間中，這些空間倘若不放電池，利用效率很低。

另一個(gè)考慮因素是，電池(或模塊化電池包)、電池管理系統(tǒng)(或其子系統(tǒng))以及最終使用接口之間的探測信號和/或遙測信號的互連。在大多數(shù)情況下，可以做一個(gè)外殼，用來集成電池模塊或電池包中的某些數(shù)據(jù)采集電路，以便倘若要調(diào)換，那么加工ID、校準(zhǔn)、使用規(guī)格等緊要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對電池管理系統(tǒng)(bMS)或維修設(shè)備可能有用，而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導(dǎo)線的數(shù)量。

接下來，就給定的機(jī)械概念設(shè)計(jì)而言，監(jiān)視硬件拓?fù)溆删_含義的、所需支持的電池?cái)?shù)量決定。在汽車使用中，一般情況下總共會有100個(gè)以上的電池測量點(diǎn)，而且系統(tǒng)的模塊化將決定一個(gè)給定的電路系統(tǒng)測量多少個(gè)電池。最常見的情況是，以安全斷接“維修插頭”方式，將所有電池分成至少兩個(gè)子組。通過在故障情況下保持電壓低于200V，這種辦法最大限度地降低了維修人員可能遇到的觸電危險(xiǎn)。外形尺寸較大的電池包意味著，要采用兩套隔離的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每套也許支持50個(gè)電池分接頭。在有些情況下，所有電子組件都在一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的印刷電路板上，但是這要大量互連，如圖1(a)所示?；蛘唠娮咏M件也可以分散放置，更加緊密地集成在電池模塊中，但是這要采用遙測鏈接辦法。為了實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)完整性，內(nèi)置于汽車線束中的遠(yuǎn)端測量功能電路非得采用一種堅(jiān)固型協(xié)議，例如廣泛使用的CAN總線。盡管真正的CAN總線接口涉及幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，但是可以很方便地采用pHY層構(gòu)成bMSLAN結(jié)構(gòu)，以高效率地進(jìn)行模塊內(nèi)的通信。這類分布式結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示。該拓?fù)錅?zhǔn)許在幾個(gè)小型解決器之間分配計(jì)算工作量，從而降低所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，并減輕LAN辦法可能引起的EMI問題。最終的bMS使用接口很可能是至一個(gè)主系統(tǒng)管理解決器的CAN總線接線，而且將要含義(或在一開始規(guī)定)特定的信息事務(wù)解決。

其他因素也可能對物理結(jié)構(gòu)和監(jiān)視電路造成影響。就鋰離子電池而言，要電池容量平衡，從而導(dǎo)致了額外的熱量管理問題(去除熱量)，而且倘若要有源平衡，還要電源轉(zhuǎn)換電路。溫度探頭經(jīng)常分布在整個(gè)模塊之上，以供應(yīng)一種將電壓讀數(shù)與充電狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來的辦法，因而要一些支持電路和連接辦法。設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)經(jīng)常忽視的考慮因素是，當(dāng)產(chǎn)品安裝之前閑置或儲存在貨架上時(shí)，電池的電量泄漏應(yīng)當(dāng)是最低的。在有些情況下，額外的控制配線是必要的。

在上面實(shí)現(xiàn)的這些結(jié)構(gòu)中，都有一個(gè)常見的測量功能構(gòu)件，該構(gòu)件包括一個(gè)多通道ADC、安全隔離勢壘和某種程度的本地解決能力。圖2電路顯示了一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)平臺。在這個(gè)圖中，實(shí)現(xiàn)功能的核心組件是凌力爾特的LTC6803電池包監(jiān)視器IC，同時(shí)顯示的還有一個(gè)SpI數(shù)據(jù)隔離器和一些可選的特殊用途電路。該電路包括輸入濾波器和無源平衡功能，構(gòu)成了一個(gè)完整的12節(jié)電池?cái)?shù)據(jù)采集處理辦法。倘若要，這類電路可以簡單地復(fù)制，以支持更多電池測量辦法，同時(shí)共享主微控制器的本地SpI端口，該主微控制器反過來再供應(yīng)外部CAN總線或其他LAN型數(shù)據(jù)鏈路所需。

其他因素也可能對物理結(jié)構(gòu)和監(jiān)視電路造成影響。就鋰離子電池而言，要電池容量平衡，從而導(dǎo)致了額外的熱量管理問題(去除熱量)，而且倘若要有源平衡，還要電源轉(zhuǎn)換電路。溫度探頭經(jīng)常分布在整個(gè)模塊之上，以供應(yīng)一種將電壓讀數(shù)與充電狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來的辦法，因而要一些支持電路和連接辦法。設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)經(jīng)常忽視的考慮因素是，當(dāng)產(chǎn)品安裝之前閑置或儲存在貨架上時(shí)，電池的電量泄漏應(yīng)當(dāng)是最低的。在有些情況下，額外的控制配線是必要的。

在上面實(shí)現(xiàn)的這些結(jié)構(gòu)中，都有一個(gè)常見的測量功能構(gòu)件，該構(gòu)件包括一個(gè)多通道ADC、安全隔離勢壘和某種程度的本地解決能力。圖2電路顯示了一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)平臺。在這個(gè)圖中，實(shí)現(xiàn)功能的核心組件是凌力爾特的LTC6803電池包監(jiān)視器IC，同時(shí)顯示的還有一個(gè)SpI數(shù)據(jù)隔離器和一些可選的特殊用途電路。該電路包括輸入濾波器和無源平衡功能，構(gòu)成了一個(gè)完整的12節(jié)電池?cái)?shù)據(jù)采集處理辦法。倘若要，這類電路可以簡單地復(fù)制，以支持更多電池測量辦法，同時(shí)共享主微控制器的本地SpI端口，該主微控制器反過來再供應(yīng)外部CAN總線或其他LAN型數(shù)據(jù)鏈路所需。