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概述
现如今的电车和混合动力汽车中，电池管理系统扮演着电池包的中枢角色，负责确保电池的性能、安全性和寿命。BMS能够监控多个参数，例如充电状态和健康状况，其中充电状态提供了可用的剩余能量信息，健康状况则评估了电池电芯的整体状态和老化程度。为了提高检测精度，BMS需要采用更先进的集成解决方案。本文将介绍集成式高压电阻分压器相对于分立式电阻链的优势，展示它如何提供更精确、更节省空间的电压降方法，从而帮助BMS更好地平衡电池组并延长其寿命。![]()
基础知识通常的电车电池电压≥400V，行业正朝着1kV或更高电压的发展趋势迈进。更高电压的电池有助于降低最大电流需求并最大程度地提高效率。为了测量这种高电压并将其传递给相关车辆系统，需要使用模拟-数字转换器进行信号转换，而ADC通常由约5V的电压供电。ADC无法接受高于该电压的输入信号。为了保护ADC和其他低压元件免受较高电池电压的影响，必须使用隔离放大器等器件来保持高压区域和低压区域之间的隔离。![]()
使用分立式电阻梯测量电池电压的电路
尽管隔离放大器是连接两个电压领域的桥梁，但它只能接受类似ADC的电压范围，因此在输入隔离放大器之前需要对电池电压进行衰减。![]()
分立式电阻器链的缺点
处理超过 400V 的电压时，必须考虑爬电距离和间隙，以防止电弧产生并确保绝缘安全。尽管传统的电阻分压器只需要两个电阻器，但为了满足爬电和间隙的要求，高压分压通常采用长链电阻器来增加高压和低压节点之间的物理距离。根据 IEC 60115-8 标准，每个电阻器上的最大持续压降受到限制；通常情况下，每个1206外壳尺寸的表面贴装电阻为200V，每个0805外壳尺寸的电阻为 150V。这种设计方法存在一些缺点。即使使用精密电阻器，每个独立的电阻器的固有容差变化也可能导致分压比出现显著差异，从而导致电压测量不准确。独立电阻器容易受到温度变化和老化的影响而导致电阻变化。这些电阻器的焊接点暴露在外，可能导致额外的泄漏和寄生电容或电感，除非采用保形涂层或其他保护措施，但这些措施会增加解决方案的成本。在长链独立电阻器中，这些影响会进一步恶化，随着时间的推移，降低电压检测的精度；导致充电状态和运行状态的估计出现错误，进而导致电池管理决策不佳；最终会缩短电池寿命和电动汽车的续航里程。![]()
集成的优势
德州仪器 RES60A-Q1 集成电阻分压器采用专门设计的宽体SOIC封装，符合国际电工委员会61010标准规定的爬电距离和间隙标准，适用于处理高达1.7kV的电压。这一器件在性能和可靠性方面具有显著优势。通过设定初始比率和超时容差的最大限值，有助于确保分压比的准确性，即使在老化或环境变化（如温度波动）的情况下也能保持稳定。对于注重一致性性能的应用而言，可靠性至关重要。集成电路封装设计消除了复杂的分立电阻链，从而减小了所需的印刷电路板尺寸。这种整合不仅简化了电路布局，还降低了组装成本。减少了暴露节点，降低了漏电或寄生效应对误差的影响，无需额外的保护措施，同时还可能降低总体成本。![]()
采用 RES60A-Q1、RES11A-Q1 和 AMC1311B-Q1 的电池电压测量电路
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总结
在设计BMS的高电压衰减电路时，从传统的分立电阻链转向RES60A-Q1等解决方案带来许多优势。通过与辅助元件如RES11A-Q1配合使用进行差分信号转换，这些集成器件有助于保持电动汽车电池长期健康状态。免责声明：本文为作者独立观点，不代表道芯IC立场。如因作品内容、版权等存在问题或者其他任何异议，欢迎联系。
