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ISO-26262-konform Komplette Batterieüberwachung für Hybrid- und E-Fahrzeuge in einem Chip

| Autor: Thomas Kuther

Linear Technology hat den speziell für ISO-26262-konforme Systeme entwickelten Hochspannungs-Batteriemonitor LTC6811 vorgestellt. Dabei handelt es sich um einen kompletten Batterieüberwachungs-IC für Hybrid/Elektrofahrzeuge – einschließlich einer Deep-Buried-Zener-Spannungsreferenz, Hochspannungsmultiplexern, 16-bit-Delta-Sigma-ADCs und einer galvanisch getrennten, seriellen 1-Mbit/s-Schnittstelle.

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Der Hochspannungs-Batteriemonitor LTC6811: ein komplettes Batterieüberwachungs-IC für Hybrid/Elektrofahrzeuge.
Der Hochspannungs-Batteriemonitor LTC6811: ein komplettes Batterieüberwachungs-IC für Hybrid/Elektrofahrzeuge.
(Bild: Linear Technology)

Ein einziger Monitor-Chip LTC6811 kann die Spannungen von bis zu zwölf in Serie geschalteten Zellen mit einer Genauigkeit von besser als 0,04% messen. Ein internes Tiefpassfilter dritter Ordnung mit wählbarer Grenzfrequenz (acht zur Auswahl) gewährleistet eine exzellente Rauschunterdrückung. In der schnellsten ADC-Betriebsart können sämtliche Zellen innerhalb von nur 290 µs gemessen werden.

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Mehrere LTC6811 lassen sich kombinieren

Zur Überwachung großer Batterien mit vielen Zellen können mehrere LTC6811 kombiniert und gleichzeitig betrieben werden, wobei die Steuerung über die proprietäre 2-Draht-isoSPI-Schnittstelle von Linear Technology erfolgt. Diese mitintegrierte Schnittstelle ermöglicht eine galvanisch getrennte, gegenüber hochfrequentem Rauschen unempfindliche Kommunikation mit Datenraten bis 1 Mbit/s. Über ein Twisted-Pair-Kabel können zahlreiche LTC6811 in einer Daisy-Chain-Konfiguration mit einem gemeinsamen Host-Prozessor kommunizieren. Auf diese Weise können Hochspannungsbatterien mit Hunderten von Zellen überwacht werden.

Für ISO-26262-konforme Systeme

„Der LTC6811 repräsentiert die vierte Generation praxisbewährter Batteriemonitor-ICs, die auf die rauen Einsatzbedingungen und die hohen Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen von Automobil-Anwendungen zugeschnitten sind“, erläutert Bostjan Bitenc, Field Application Engineer bei Linear Technology. „Er ist für den Betriebstemperaturbereich von –40 bis 125 °C vollständig spezifiziert. Der IC wurde für ISO-26262- (ASIL) konforme Systeme entwickelt und bietet zahlreiche Redundanz- und Fehlererkennungsfunktionen, darunter eine redundante Spannungsreferenz, eine Logiktestschaltung, Cross-Channel-Test, Erkennung von Kabelunterbrechungen, Watchdog-Timer und Paketfehler-Check an der seriellen Schnittstelle.“

Der LTC6811 als direkter Ersatz des LTC6804

Existierende Designs, die auf dem Batteriemonitor-IC LTC6804 basieren, können aufgewertet werden, indem der LTC6811 als direkter Ersatz verwendet wird. Das bringt Vorteile wie zusätzliche Tiefpassfilter-Grenzfrequenzen, zusätzliche passive und aktive Ladungsausgleichfunktionen, neue ADC-Befehle und erweiterte Fehlererkennung für erhöhte funktionale Sicherheit.

Linduino-Technologie kombiniert Arduino-Board und Softwarebibliothek

Der LTC6811 wird uneingeschränkt von Linears Linduino-Technologie – einer Kombination aus einem Arduino-Mikrocontroller-Board und einer Softwarebibliothek – unterstützt. Das Mikrocontroller-Board enthält einen galvanisch getrennten USB-Port und kann direkt an das LTC6811-Demoboard angeschlossen werden.

Bostjan Bitenc: „Der Hochspannungs-Batteriemonitor LTC6811 ist ein komplettes Batterieüberwachungs-IC für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.“
Bostjan Bitenc: „Der Hochspannungs-Batteriemonitor LTC6811 ist ein komplettes Batterieüberwachungs-IC für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.“
(Bild: Linear Technology)

„Diese Kombination ergibt eine komfortable Plattform für die Evaluierung des LTC6811 und die Entwicklung von darauf basierenden Lösungen, erklärt Bostjan Bitenc weiter, „der LTC6811 im 8 mm x 12 mm kleinen SSOP-SMT-Gehäuse kostet 8,19 US-$ pro Stück bei Abnahme von 1000 Stück. Muster und Demoboards können auf der Linear-Website bestellt werden.“

Die wichtigsten Leistungsmerkmale des LTC6811:

  • Anschlusskompatibler, leistungsfähigerer Ersatz für Linear Technologys LTC6804: 25% preisgünstiger als der LTC6804, leistungsfähiger und softwarekompatibel,
  • überwacht bis zu zwölf in Serie liegende Batteriezellen,
  • kaskadierbare Architektur unterstützt Hunderte von Zellen,
  • Integrierte isoSPI-Schnittstelle: Galvanisch getrennte, serielle 1 Mbit/s-Kommunikationsschnittstelle, Übertragungsreichweite bis zu 100 m über Twisted-Pair-Kabel, hohe Einstrahlfestigkeit, geringe Störemissionen,
  • maximaler Gesamtmessfehler: 1,2 mV,
  • Messzeit nur 290 µs für sämtliche Zellen eines Systems,
  • synchronisierte Spannungs- und Strommessungen,
  • 16-bit-Delta-Sigma-ADC mit Rauschfilter dritter Ordnung (Grenzfrequenz programmierbar),
  • für ISO26262-konforme Systeme vorgesehen,
  • passives Zellen-Balancing mit programmierbaren Timern,
  • fünf Universal-I/O-Anschlüsse oder Analogeingänge: Eingänge für Temperatur- oder andere Sensoren, als I2C- oder SPI-Master konfigurierbar,
  • Stromaufnahme im Sleep-Modus nur 4 μA,
  • 48-poliges SSOP-Gehäuse.

(ID:43731193)