提升BMS精度：从基准源到噪声抑制的技术解析

在电池管理系统（BMS）中，电压测量的精度直接影响电池状态估算（如SOC、SOH）的准确性，尤其对LiFePO4等电压曲线平坦的电池尤为重要。1mV的测量误差可能带来约1%的SOC误差，进而影响电池可用容量与整车续航表现。

一、高精度测量的重要性

以一个85kWh的LiFePO4电池组为例，若测量误差为5%，为确保安全运行，电池需限制在15%~85%的SOC范围内，实际可用容量仅为70%。而将测量误差控制在1%以内后，可将SOC范围扩展至11%~89%，提升可用容量约8%，显著提高能量利用率和续航能力。

二、影响测量精度的关键因素

工程师通常依据数据手册评估测量精度，但实际应用中还需考虑以下现实因素：

初始容差：IC制造偏差；

温度漂移：工作温度变化导致基准偏移；

长期漂移：封装应力松弛、老化效应；

湿度影响：芯片吸湿引发基准波动；

PCB装配应力：焊接热循环引起机械形变；

噪声干扰：电机、逆变器等引起的EMI。

这些因素共同决定了系统在真实环境下的长期稳定性与可靠性。

三、基准电压源的选择：带隙 vs 埋入式齐纳二极管

电池测量IC常用的基准包括带隙基准和齐纳二极管基准：

带隙基准：结构简单、功耗低，但易受污染、氧化层电荷影响，存在较高噪声和较大长期漂移。

埋入式齐纳二极管基准：结点位于硅基内部，远离表面污染，具备更低噪声、更高稳定性和更小初始误差，适合高精度、高可靠性的BMS应用。

LTC68xx系列采用经过优化的埋入式齐纳二极管基准技术，在-40°C至+125°C汽车级温度范围内，典型温度漂移小于1mV（见图1）。长期稳定性测试显示，在30°C下3000小时后，其漂移性能优于带隙基准至少5倍（见图2），且在湿度和机械应力测试中也表现出更强的抗扰能力。如需LTC68xx系列产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

图1

图2

四、噪声抑制与ADC架构选择

电动汽车/混合动力汽车中的大电流开关器件（如电机控制器、DC-DC转换器）会产生强烈的电磁干扰（EMI），这对BMS的测量精度构成挑战。

传统的滤波方法虽能降噪，但会增加采样延迟。因此，需要在速度与精度之间取得平衡。LTC68xx系列采用了三阶∑-∆ ADC架构，具有如下优势：

多次采样取平均，实现内置低通滤波；

可编程采样率，支持8档截止频率设置；

在290µs内完成12节电池的快速测量；

实测RF噪声注入（100mA）条件下误差小于3mV。

这种架构有效提升了系统在高噪声环境下的鲁棒性。

五、结语

在高性能BMS设计中，仅靠数据手册参数无法全面反映真实世界的测量误差。设计人员必须综合考虑基准源类型、封装应力、温湿度变化及噪声干扰等因素。ADI的LTC68xx系列通过采用埋入式齐纳基准与∑-∆ ADC架构，在全温度范围和长时间使用中展现出卓越的测量精度与稳定性，为提升电池可用容量、延长续航里程提供了坚实保障。