Überwachungsbaustein für Fahrzeugbatterien

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Analog Devices stellt unter der Bezeichnung ADuC703x eine Bausteinfamilie zur Überwachung von Fahrzeugbatterien vor. Die Mitglieder der Bausteinfamilie messen physikalische Größen wie Batteriespannung, Strom und Temperatur und ermitteln aus diesen Werten den Ladezustand sowie den Allgemeinzustand der Batterie. Auf Basis dieser Daten sorgt das Energie-Managementsystem des Fahrzeugs dafür, dass die Batterie stets genügend Energie enthält, um den Motor sicher anzulassen. Darüber hinaus werden die von der Familie ADuC703x gelieferten Informationen verwendet, um den Betrieb von Lichtmaschine und Fahrzeugmotor zu optimieren und so den Kraftstoffverbrauch sowie den Abgasausstoß zu senken.

 

Die Single-Chip-Bauteile werden direkt von der Fahrzeugbatterie versorgt und enthalten bis zu drei 16Bit-A/D-Wandler, einen Mikrocontroller des Typs ARM7, einen LIN-Transceiver (Local Interconnect Network), Embedded Flash-Memory, einen PGA (Programmable Gain Amplifier) für zahlreiche Strommessungen, integrierte Dämpfungswidestände für direkte Batterie-Spannungsmessungen sowie externes oder On-Chip Temperatur-Sensing. Die Bausteine lassen sich direkt am negativen Batterieanschluss unterbringen. Die Familie ermöglicht die kontinuierliche Messung des Batteriezustands auch bei abgestelltem Motor, verbraucht 300 Mikroampere im Low-Power-Mode und weniger als 10mA bei 10MHz im normalen Betrieb.

 

Die in der Familie ADuC703x enthaltenen 16Bit-Sigma/Delta-ADCs messen Batteriespannungen (direkter Anschluss, ohne externe Dämpfung) in einem Bereich von 3,5 bis 18V sowie Batterieströme von unter 1mA bis 1.500A. In Verbindung mit einem On-Chip-PGA und einem Temperatursensor-Eingang können Systemintegratoren, die die Familie ADuC703x einsetzen, die SOC- und SOH-Kennwerte der Batterie mit Hilfe eines proprietären Algorithmus, der sich im Flash-Memory der Bauteile befindet, bestimmen. Diese Information wird dann über den integrierten LIN 2.0-kompatiblen Transceiver (Slave) an die elektronische Steuereinheit (ECU) kommuniziert.

 

Die Batterie-Überwachungsfamilie besteht aus einer Version mit einem Zweifach-ADC (ADuC7030/3), der Spannung und Temperatur seriell überwacht, sowie einer Variante mit drei A/D-Wandlern (ADuC7032) für gleichzeitige Spannungs- und Temperaturüberwachungen. Alle ADCs arbeiten mit einer maximalen Wandelrate von 8kHz. Der für die Strommessung verwendete ADC verfügt über einen gepufferten Differenzeingang, kann Batterieströme im Power-Down-Mode unabhängig überwachen und weist bei niedrigen Wandelraten ein Rauschen von 60nVeff. auf. Ein integriertes FIFO (nur beim ADuC7032) kann mehrere Strom/Spannungs-Wandlungen speichern, falls der Core mit anderen Aufgaben beschäftigt ist. Bei der Processing Engine im Core der Serie ADuC703x handelt es sich um einen ARM7TDMI mit programmierbarer Core-Taktfrequenz (20MHz max.). Die Bauteile lassen sich In-Circuit über eine JTAG- oder LIN-Schnittstelle programmieren. Für die integrierten Flash-Memories ist ein Datenerhalt von 20 Jahren bei 85ºC spezifiziert. Die Bausteine können mit maximal 33V versorgt werden, wobei alle Spezifikationen bei Spannungen von 3,5 bis 18V gelten.

 

Preise und Verfügbarkeit

Alle Mitglieder der Familie ADuC703x befinden sich derzeit in der Bemusterung und gehen ab November 2006 in die Serienproduktion. Die Bausteine sind für den Einsatz bei Betriebstemperaturen von -40 bis +125ºC spezifiziert, wobei alle Spezifikationen für Temperaturen bis +115ºC gelten. Die Preise liegen zwischen 6,73US$ und 7,55US$, jeweils für Abnahmemengen von 1.000-er Stückzahlen.

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