AFE 断线检测功能分析探讨（下）

一路上

前文介绍了ADI的电压采样芯片（AFE）的断线检测功能的基本原理，分别讨论LTC6803和LTC6804断线检测功能的一些区别。但正如前文结尾所述，虽然LTC6804与LTC6811断线诊断功能相比之前系列，功能可靠性有所升级改善，但在某些特殊情况下，仍然可能出现诊断误差的情况。

有两种情况需要考虑到可能产生误诊断

C引脚的电容影响

如果C引脚有更多的电容并联，导致等效电容值过大，必然电容充放电时间会延长，则必须要留给上拉和下拉的操作时间更多，即上拉和下拉操作间隔时间不能过小，否则有概率使得测量的CELL电压不准确导致误诊断。

C引脚的电容影响在手册中已经提及，手册中原话是：

上述算法采用标准模式转换来检测导线开路，开路导线的LTC6804 端可存在多达 10nF 的电容。然而，如果在开路C 引脚上存在更多的外部电容，则导线开路转换在步骤1 和2 中的运行时间长度必须增加，从而为 100μA 电流源产生一个足够大的差异 (以便算法检测开路连接) 提供时间。这可通过在步骤 1 和 2 中运行两个以上的 ADOW 命令 (或者采用滤波模式转换代替标准模式转换) 来实现。”

可见，按照电容容值大小，手册中也给出了建议解决方法。因此，这个问题相信大家基本上都能注意并解决。

电池组最大瞬时电流放电影响

一颗AFE芯片最多要检测13根采样线释放断线，一个电池包设计可能有100串以上电芯，这样会导致断线自检比较耗时，而且自检频率也不会很低（比如2.5S/次），在一个检测周期内需要分别做电流源上拉和下拉操作。实际车辆在行驶过程中，允许的最大瞬时放电电流可能很大（比如2C以上）。假如恰好在临界状态，上拉电流源时电池放电电流为0或很小，下拉电流源时，车辆突然加速，瞬间放电电流突然增大很多，那么有可能上拉采样的电压与下拉采样的电压差值ΔV是超过400mV的，这就会造成误诊断。尤其是在电池衰减后，电芯内阻增大，这种情况发生的概率会加大。

以下是某款电芯真实放电电流与端电压的测量数据图表，当放电倍率由1C突然升至30C时，前后端电压压差甚至超过了800mV(1C升至25C倍率时，前后端压差大约400mV)

也许你会说，实际电池组不会允许这么高倍率放电，但是电池的状态与温度、老化程度都相关。容量衰减后的电池内阻增大，在同样放电电流条件下，电压将会更大。单纯的增大ΔV也不是根本性解决方法，还可能造成漏诊断。


解决办法

我们可以加入电流判断的条件，具体可以这样做：第一次采样(PU上拉采样)的时候，读取电池组电流值并记录为Cur1，此后每次采样(PU/PD采样)都读取一次电流Cur2同Cur1比较，一旦MATH_ABS(Cur2, Cur1)大于设定阈值，则放弃本次自检。这里需要注意的是两次采样间隔不能太长，因为Cell电压变化是滞后电流的，也就是说进行检测的前一刻如果电流变化很大，后一时刻电流虽然稳定了，但是电压可能还没稳定，最好就是检测到电流稳定后一段时间在进行开路自检。

总结

AFE自带的断线自检功能十分有用，其基本原理是分别对C引脚进行上拉电流源测量电压和下拉电流源测量电压操作，如果上下拉电流源后的测量电压差值超过400mV,则判断对应C引脚断线，当然首末C引脚只需判断一次上拉和下拉的电压测量值。有两种情况可能会造成误诊断，一是C引脚等效电容值过大，此时我们可以运行两个以上的ADOW命令或用滤波模式来实现；二是电池组在临界状态突然大倍率放电造成电压跌落过大，此时我们需在诊断自检过程中增加对电流大小的判断。