種種跡象表明，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的革命性發(fā)展即將全面來(lái)臨。汽車(chē)公司正在與Google和Uber等科技巨頭以及創(chuàng )業(yè)公司合作開(kāi)發(fā)新一代自動(dòng)駕駛汽車(chē)，這些汽車(chē)技術(shù)將改變我們的城市道路和高速公路，為未來(lái)的智慧城市奠定基礎。他們將利用機器學(xué)習、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和云技術(shù)等加速這一發(fā)展。
更重要的是，自動(dòng)駕駛汽車(chē)將繼續推動(dòng)已經(jīng)由Uber和Lyft等共享出行服務(wù)商發(fā)起的行業(yè)變革。各類(lèi)技術(shù)匯集在一起，將創(chuàng )造一個(gè)由智能無(wú)人駕駛車(chē)輛組成未來(lái)交通的世界。
終，所有自動(dòng)駕駛汽車(chē)都將通過(guò)集成傳感器、攝像頭、雷達、高性能GPS、光探測和測距（激光雷達）、人工智能(AI)和機器學(xué)習，以實(shí)現一定程度的自治。而其與安全和可擴展的物聯(lián)網(wǎng)、數據管理和云解決方案的連接也很重要，因為它們?yōu)槭占�、管理和分析傳感器數據提供了具有彈性和高性能的基礎。
從環(huán)境效益到安全性的提升，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的興起都具有深遠的社會(huì )影響。路上汽車(chē)的減少也意味著(zhù)減少了溫室氣體排放，從而降低了能耗并改善了空氣質(zhì)量。
對于自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智能道路系統而言，端點(diǎn)遙測、智能軟件和云技術(shù)都是不可或缺的。自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的車(chē)載攝像頭和各類(lèi)傳感器收集大量數據，同時(shí)這些數據必須得到實(shí)時(shí)的處理以使車(chē)輛行駛在正確的車(chē)道上，并安全地駛向目的地。
基于云技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )和連接也是這一系統的重要組成部分。自動(dòng)駕駛汽車(chē)將配備支持車(chē)輛間通信的車(chē)載系統，允許它們從道路上的其他車(chē)輛中學(xué)習，以便根據天氣變化以及路況變化（諸如彎路和路上雜物等）進(jìn)行調整。先進(jìn)的算法和深度學(xué)習系統是確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠快速且自動(dòng)適應各種場(chǎng)景變化的關(guān)鍵。
除特定組件（例如云計算基礎架構的可擴展性和智能數據管理）之外，還需要包括供電電源在內的關(guān)鍵系統的冗余。已經(jīng)發(fā)布的電池冗余解決方案，如LTC3871，可工作在兩個(gè)具有不同額定電壓的電池系統間，例如48 V鋰離子電池和12 V鉛酸電池。但是大多數現有的解決方案都沒(méi)能為相同電壓的電池提供冗余，例如兩個(gè)12 V、24 V或48 V電池，至少到目前為止是這樣。
顯然，一個(gè)可以在兩個(gè)12 V電池之間工作的雙向降壓-升壓DC/DC轉換器是需要的。這種DC/DC轉換器可用于為其中任何一個(gè)電池充電，也可以讓兩個(gè)電池同時(shí)為同一個(gè)負載供電。此外，如果兩個(gè)電池中的任何一個(gè)發(fā)生故障，則需要能夠檢測到該故障并將其與另一個(gè)電池隔離，以便可以繼續為負載供電而不會(huì )造成中斷。ADI公司近發(fā)布的LT8708雙向DC/DC控制器，可以連接兩個(gè)具有相同電壓的電池，從而解決了這一關(guān)鍵問(wèn)題。
單通道雙向控制IC解決方案
LT8708是一款效率高達98%的雙向降壓-升壓開(kāi)關(guān)電源控制器，可在兩個(gè)電壓相同的電池之間工作，非常適合用于實(shí)現自動(dòng)駕駛汽車(chē)的電池冗余。同時(shí)它可以在輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓的的情況下工作，非常適合用于電動(dòng)和混動(dòng)汽車(chē)中常見(jiàn)的兩個(gè)12 V、24 V或48 V電池系統。LT8708工作在兩個(gè)電池系統之間，即便其中一個(gè)電池發(fā)生故障，也可以防止系統關(guān)閉。LT8708還可以用于48 V/12 V和48 V/24 V雙電池系統。
LT8708采用單電感，當工作的輸入電壓范圍為2.8 V至80 V，輸出電壓范圍為1.3 V至80 V時(shí)，根據所選的外圍器件和主電路相數的不同，可提供高達數千瓦的轉換功率。它簡(jiǎn)化了在對VOUT、VIN和/或I OUT、I I N進(jìn)行正向或反向調節時(shí)，電池/電容備份系統的雙向功率變換。LT8708具有六種獨立的調節模式，可適用于多種不同的應用。
LT8708-1與LT8708并聯(lián)使用，可以加大轉換功率和相數。LT8708-1始終作為主機LT8708的從機工作，可以錯相設置時(shí)鐘，并且能夠提供與主機相當的轉換功率。一個(gè)主機多可同時(shí)連接12個(gè)從機，從而增加系統的功率和電流變換能力。
轉換器輸入端和輸出端的正向和反向電流可以進(jìn)行監測和限制，通過(guò)四個(gè)電阻可以獨立設置所有四個(gè)限流（正向輸入、反向輸入、正向輸出和反向輸出）。與方向設置 (DIR) 引腳相結合，LT8708可配置為處理VIN至VOUT或VOUT至VIN的功率，非常適合于汽車(chē)、太陽(yáng)能、電信和電池供電系統。
LT8708采用5 mm × 8 mm、40引腳QFN封裝，有三種溫度等級可供選擇，包括適用于–40°C至 125°C工作范圍的擴展和工業(yè)等級以及–40°C至 150°C高溫工作范圍的汽車(chē)等級。圖1顯示了簡(jiǎn)化的LT8708框圖。
完整的解決方案
圖2中的框圖顯示了在汽車(chē)應用中完成雙電池冗余電路設計所需的其他部件。如圖所示，LT8708與兩個(gè)LT8708-1一起構成三相解決方案，可在任一方向提供高達60 A的轉換電流。通過(guò)添加額外的LT8708-1器件，可以實(shí)現12相及以上的大功率應用。AD8417是一款雙向電流檢測放大器，用于檢測流入和流出電池的電流。當檢測電流超過(guò)預設值時(shí)，LTC7001高邊NMOS靜態(tài)開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )打開(kāi)背靠背MOSFET，將電池與電路隔離。
LTC6810-2監測并控制鋰離子電池。它可測量電池單元，并保證總測量誤差小于1.8 mV。將多個(gè)LTC6810-2并聯(lián)連接到主處理器可以為監控電路中的其他電壓創(chuàng )建額外的冗余。LTC6810-2具有isoSPI?接口，可用于高速、RF抗擾、遠距離通信，并支持雙向操作。
LTC6810-2還支持通過(guò)PWM占空比控制每個(gè)單元的被動(dòng)式平衡和電池的測量冗余。
控制概述
LT8708支持輸出電壓高于、低于或等于輸入電壓時(shí)的功率變換，具有在輸入和輸出端進(jìn)行雙向電流的監控和調節功能。ADI享有的控制架構允許在降壓、升壓或降壓-升壓工作區域采用電感內阻進(jìn)行電流檢測電阻。電感電流由V C引腳上的電壓控制，該電壓是六個(gè)內部誤差放大器E A1至EA6的組合輸出。這些放大器可用于限制或調節對應的電壓或電流，如表1所示。
表1. 誤差放大器（EA1至EA6）
VC電壓的-范圍典型值為1.2V。VC電壓值控制正向電感電流，從而控制從VIN流向V OUT的功率。V C電壓值控制反向電感電流，從而控制從VOUT流向VIN的功率。
簡(jiǎn)單示例V OUT的調節過(guò)程，FB OUT引腳接收V OUT電壓反饋信號，通過(guò)EA4與內部基準電壓進(jìn)行比較。較低的VOUT電壓會(huì )升高VC，因此有更多電流流入VOUT。相反，較高的VOUT電壓會(huì )降低VC，從而減少流入VOUT的電流，甚至從VOUT吸收電流和功率。
圖1. LT8708簡(jiǎn)化的雙向雙12 V電池系統應用原理圖。
如前所述，LT8708具有在輸入和輸出端提供雙向電流調節的功能。V OUT電流可以實(shí)現正向和反向（分別為EA6和EA2）調節或限制，VIN電流也可以實(shí)現正向和反向（分別為EA5和EA1）調節或限制。
圖2. 完整的雙電池冗余解決方案系統框圖。
在一些常見(jiàn)應用中，VOUT可能通過(guò)EA4進(jìn)行調節，其余誤差放大器則用于監控輸入或輸出過(guò)流或輸入欠壓的情況。在其他一些應用中（如電池備份系統），連接到V OUT的電池可能會(huì )以恒定電流 (EA6) 充電到電壓 (EA4)，也可能反向，這時(shí)通過(guò)另一些誤差放大器向VIN回饋能量以調節VIN并限制電流。有關(guān)此主題的更多信息，請參見(jiàn)LT8708數據手冊。
結論
LT8708-1為相同電壓雙電池的汽車(chē)DC/DC系統帶來(lái)了更別的性能、控制和設計簡(jiǎn)化。無(wú)論是將其用于兩個(gè)電源之間的能量轉移以實(shí)現冗余，還是用于關(guān)鍵場(chǎng)合的備用電源，LT8708都可以工作在兩個(gè)具有相同電壓的電池或超級電容之間。這一功能為汽車(chē)系統工程師在發(fā)展汽車(chē)電子技術(shù)的進(jìn)程中鋪平道路，使汽車(chē)更安全、更高效。 |
