假定你接受了一项使命，为一个新的和根据电池的电源体系规划监督器电路，那么你会采纳什么战略来优化该规划的本钱和可制作性呢?开始考虑的问题将是确认体系的首选结构以及电池和有关电子组件的方位。根本结构清楚今后，接下来有必要考虑的一个问题是，电路拓扑的权衡和谐问题，例如，怎样优化终究产品的通讯和互连。
电池的外形尺度将对电源体系结构有严重影响。要运用许多小型电池以合适形状杂乱的电池模块 (或电池组) 吗?或许要运用外形尺度很大的电池，因而由于分量问题而导致对电池数量的约束或引起其他的尺度约束?这或许是规划变数最大的部分，由于外形新颖的电池不断上市，并且人们也在不断尽力，一定电池模块或电池组集成到产品中后，会与整个产品概念愈加共同。例如，在轿车规划状况下，电池终究或许涣散在车辆上的某些空间中，这些空间假如不放电池，运用功率很低。
另一个考虑要素是，电池 (或模块化电池组)、电池办理体系 (或其子体系) 以及终究运用接口之间的测验信号和 / 或遥测信号的互连。在大多数状况下，能够做一个外壳，用来集成电池模块或电池组中的某些数据收集电路，以便假如需求互换，那么出产 ID、校准、运用标准等重要信息能跟着可替换组件带走。这类信息对电池办理体系 (BMS)或修理设备或许有用，并且最大极限地减少了线束中所需的高压额定值导线的数量。
接下来，就给定的机械概念规划而言，监督硬件拓扑由准确认义的、所需支撑的电池数量决议。在轿车运用中，一般状况下一共会有 100 个以上的电池丈量点，并且体系的模块化将决议一个给定的电路体系丈量多少个电池。最常见的状况是，以安全断接“修理插头”办法，将一切电池分红至少两个子组。经过在毛病状况下坚持电压低于 200V，这种办法最大极限地下降了修理人员或许遇到的触电风险。外形尺度较大的电池组意味着，要选用两套阻隔的数据收集体系，每套或许支撑 50 个电池分接头。在有些状况下，一切电子组件都在一个经济实惠的印刷电路板上，可是这需求许多互连，如图 1 (a)所示。或许，电子组件也能够涣散放置，愈加严密地集成在电池模块中，可是这需求选用遥测链接办法。为了完成牢靠的数据完好性，内置于轿车线束中的远端丈量功用电路有必要选用一种巩固型协议，例如广泛运用的 CAN 总线。虽然真实的 CAN 总线接口触及几个网络层，可是能够很便利地选用 PHY 层构成 BMS LAN 结构，以高功率地进行模块内的通讯。这类散布式结构如图 1 (b)所示。该拓扑答应在几个小型处理器之间分配核算作业量，然后下降所需的数据传输速率，并减轻 LAN 办法或许引起的 EMI 问题。终究的 BMS 运用接口很或许是至一个主体系办理处理器的 CAN 总线接线，并且将需求界说 (或在一开始规则) 特定的信息事务处理。
其他要素也或许对物理结构和监督电路形成影响。就锂离子电池而言，需求电池容量平衡，然后导致了额定的热量办理问题(去除热量)，并且假如需求有源平衡，还需求电源转化电路。温度探头常常散布在整个模块之上，以供给一种将电压读数与充电状况相关起来的办法，因而需求一些支撑电路和衔接计划。规划时一个常常忽视的考虑要素是，当产品装置之前搁置或储存在货架上时，电池的电量走漏应该是最低的。在有些状况下，额定的操控配线是必要的。
在上面完成的这些结构中，都有一个常见的丈量功用构件，该构件包含一个多通道 ADC、安全阻隔势垒和某种程度的本地处理才能。图 2 电路显现了一个完成数据收集功用的可扩展规划渠道。在这个图中，完成功用的中心组件是凌力尔特的 LTC6803 电池组监督器 %&&&&&%，一同显现的还有一个 SPI 数据阻隔器和一些可选的特别用处电路。该电路包含输入滤波器和无源平衡功用，构成了一个完好的 12 节电池数据收集解决计划。假如需求，这类电路能够简略地仿制，以支撑更多电池丈量计划，一同同享主微操控器的本地 SPI 端口，该主微操控器反过来再供给外部 CAN 总线或其他 LAN 型数据链路所需。
与前一代监督器材比较，LTC6803 的首要改善是，支撑电源停机和/或独自在电池组供电。当电源从 V+ 引脚去掉时，电池加载将降至零(仅有 nA 级半导体走漏)。作业电源能够由接通的电池组电压供给，或从一个独自的电源供给给 V+，只需电压一直至少与电池组相同高就行。为了完成简略性，LTC6803 还能够直接从电池组获取功率，在这种状况下，最低功率状况(即备用) 将仅耗费 12uA 电流。LTM2883 数据阻隔器经过一个内部阻隔的 DC-DC 转化器，从主处理器供电，因而该器材将主动与主处理器一同断电。LTM2883 的一个十分有用的功用是，它还能向阻隔的电子组件(即电池端) 供给很大和得自主机的功率。一个小型升压电源功用组件 (图 2 中的 LT3495-1) 便是这样驱动的，以独登时给 LTC6803 供电，以便电池仅供给 ADC 丈量输入电流 (即在有用转化时平均值 200nA)。该电路具有肯定最低的寄生电池走漏，一同消除了任何电池的作业电流失配，不然这种失配或许逐渐导致电池容量失衡。
LTC6803 的一个便利的功用是，有两个自在的、准确度与电池输入相似的 ADC 输入。这种便利的功用答使用很少的额定电路进行辅佐丈量，包含温度、校准信号或负载电流丈量。一种特别有用的丈量是，用一个门控电阻分压器丈量整个电池组的电压，完成办法如图 2 所示 (选用 12:1 的份额，衔接到 VTEMP1 输入)。当电路断电时，相关的 FET 断开，这样对电流的丈量就不会不用要地加剧电池的担负。已然该端口的滤波能够独立于电池输入来定制，那么为了完成准确的充电电流核算所需的、真实高达 200sps 的奈奎斯特 (Nyquist)采样率是或许的。能够运用对单个电池丈量来周期性地对整个电池组的分压器供给软件校准，这样就不需求价格昂贵的电阻器了。辅佐输入的另一个十分有用的用法是，丈量准确度很高的校准电源(比如凌力尔特的 LT6655-3.3，一个准确度为 0.025% 的基准)，在这种用法中，答应软件凭仗通道至通道的固有匹配，校对其他一切通道。请注意，热敏电阻器的温度探头不用以电池的电位为基准，这些探头一般也不需求 12 位的分辨率。这类探头一般适用于直接与微操控器衔接，然后留出高性能 LTC6803 的辅佐输入，以完成要求愈加严苛的功用。
总归，在电池办理体系电路中需求考虑的要素有许多，特别是那些决议封装约束的要素。当封装规划思维会聚在一一起，考虑一下也有或许发生机械影响的电子线路与信息流的结构(例如：衔接器化和导线数目) 相同也是很重要。一旦权衡过这些要素并且封装规划思维老练之后，只需直接插入一款选用 LTC6803 渠道，一个声名卓著、可扩展和具本钱效益的数据收集解决计划便功德圆满了。
