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APD蓄電池電池管理單元（BMU）以及電池保護(hù)

電池材料的不斷開發(fā)提升了熱失控的上限溫度。另一方面，雖然電池必須通過嚴(yán)格的UL安全測(cè)試，例如UL1642，但提供正確的充電狀態(tài)并很好的應(yīng)對(duì)多種有可能出現(xiàn)的電子原件故障仍然是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的職責(zé)所在。過電壓、過電流、短路、過熱狀態(tài)以及外部分立元件的故障都有可能引起電池突變的失效。這就意味著需要采取多重的保護(hù)——在同一電池包內(nèi)具有至少兩個(gè)獨(dú)立的保護(hù)電路或機(jī)制。同時(shí)，還希望具備用于檢測(cè)電池內(nèi)部微小短路的電子電路以避免電池故障。

電量計(jì)電路設(shè)計(jì)用于**的指示可用的鋰離子電池電量。該電路獨(dú)特的算法允許實(shí)時(shí)的追蹤電池包的蓄電量變化、電池阻抗、電壓、電流、溫度以及其它電路信息。電量計(jì)自動(dòng)的計(jì)算充電及放電的速率、自放電以及電池單元老化，在電池使用壽命期限內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高精度的電量計(jì)量。例如，一系列**的阻抗追蹤電量計(jì)，包括bq20z70，bq20z80以及bq20z90，均可在電池壽命期限內(nèi)提供高達(dá)1%精度的計(jì)量。單個(gè)熱敏電阻被用于監(jiān)測(cè)鋰離子電池的溫度，以實(shí)現(xiàn)電池單元的過熱保護(hù)，并用于充電及放電限定。例如，電池單元一般不允許在低于0℃或高于45℃的溫度范圍內(nèi)充電，且不允許在電池單元溫度高于65℃時(shí)放電。如檢測(cè)到過電壓、過電流或過熱狀態(tài)，電量計(jì)IC將指令控制AFE關(guān)閉充電及放電MOSFET Q1及Q2。當(dāng)檢測(cè)到電池欠壓（under-voltage）狀態(tài)時(shí)，則將指令控制AFE關(guān)閉放電MOSFET Q2，且同時(shí)保持充電MOSFET開啟，以允許電池充電。

AFE的主要任務(wù)是對(duì)過載、短路的檢測(cè)，并保護(hù)充電及放電MOSFET、電池單元以及其它線路上的元件，避免過電流狀態(tài)。過載檢測(cè)用于檢測(cè)電池放電流向上的過電流（OC），同時(shí)，短路（SC）檢測(cè)用于檢測(cè)充電及放電流向上的過電流。AFE電路的過載和短路限定以及延遲時(shí)間均可通過電量計(jì)數(shù)據(jù)閃存編程設(shè)定。當(dāng)檢測(cè)到過載或短路狀態(tài)，且達(dá)到了程序設(shè)定的延遲時(shí)間，則充電及放電MOSFET Q1及Q2將被關(guān)閉，詳細(xì)的狀態(tài)信息將存儲(chǔ)于AFE的狀態(tài)寄存器，從而電量計(jì)可讀取并調(diào)查導(dǎo)致故障的原因。

對(duì)于計(jì)量2、3或4個(gè)鋰離子電池包的電量計(jì)芯片集解決方案來說，AFE起了很重要的作用。AFE提供了所需的所有高壓接口以及硬件電流保護(hù)特性。所提供的I2C兼容接口允許電量計(jì)訪問AFE寄存器并配置AFE的保護(hù)特性。AFE還集成了電池單元平衡控制。多數(shù)情況下，在多單元電池包中，每個(gè)獨(dú)立電池單元的電荷狀態(tài)（SOC）彼此不同，從而導(dǎo)致了不平衡單元間的電壓差別。AFE針對(duì)每一的電池單元整合了旁通通路。此類旁通通路可用于降低至每一單元的充電電流，從而為電池單元充電期間的SOC平衡提供了條件�；谧杩棺粉欕娏坑�(jì)對(duì)每一電池單元化學(xué)電荷狀態(tài)的確定，可在需要單元平衡時(shí)做出正確的決策。

具有不同激活時(shí)間的多極過電流保護(hù)限（如圖2所示）使得電池包保護(hù)更為強(qiáng)健。電量計(jì)具有兩層的充電/放電過電流保護(hù)設(shè)定，而AFE則提供了第三層的放電過電流保護(hù)。在短路狀態(tài)下，MOSFET及電池可能在數(shù)秒內(nèi)毀壞，電量計(jì)芯片集完全依靠AFE來自動(dòng)的關(guān)斷MOSFET，以免產(chǎn)生毀壞。

當(dāng)電量計(jì)IC及其所關(guān)聯(lián)的AFE提供過電壓保護(hù)時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)的采樣特性限制了此類保護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。絕大多數(shù)應(yīng)用要求能快速響應(yīng)，且實(shí)時(shí)、獨(dú)立的過電壓監(jiān)測(cè)器，并與電量計(jì)、AFE協(xié)同運(yùn)作。該監(jiān)測(cè)器獨(dú)立于電量計(jì)及AFE，監(jiān)測(cè)每一電池單元的電壓，并針對(duì)每一達(dá)到硬件編碼過電壓限的電池單元提供邏輯電平輸出。過電壓保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間取決于外部延遲電容的大小。在典型的應(yīng)用中，秒量級(jí)保護(hù)器的輸出將觸發(fā)化學(xué)保險(xiǎn)絲或其它失效保護(hù)設(shè)備，以**性的將鋰離子電池與系統(tǒng)分離。