基于LTC6802的磷酸鐵鋰電池采集系統

摘要：設計一種基于電池監測芯片LTC6802的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組狀態(tài)采集系統。采用嵌入式微處理器MC9S08DZ32對12串電池組狀態(tài)數據進(jìn)行采集，并通過(guò)CAN(Controller Area Network)總線(xiàn)上傳到主機。文中對系統的整體結構和工作原理進(jìn)行了介紹，并給出了具體的硬件和軟件設計方案。
關(guān)鍵詞：LTC6802；MC9S08DZ32；磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組；監測系統

引言
隨著(zhù)新能源和環(huán)境污染問(wèn)題在全球經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中被高度關(guān)注，作為清潔能源的動(dòng)力電池越來(lái)越受到重視。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池以其壽命長(cháng)、使用安全、可大電流2C快速充放電、耐高溫、容量大、無(wú)記憶效應、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)和交通領(lǐng)域得到了快速應用。電池的工作狀態(tài)是應用中的關(guān)鍵環(huán)節，基于嵌入式技術(shù)的動(dòng)力電池狀態(tài)智能采集系統也成了技術(shù)研究的熱點(diǎn)。傳統的電池工作狀態(tài)采集芯片支持的鋰電芯串聯(lián)只數較少，例如廣泛應用于筆記本電池電芯工作狀態(tài)采集的bq2060、bq2085最多支持4只鋰電芯串聯(lián)。而動(dòng)力電池多作為動(dòng)力源應用，一般要100只左右電芯串聯(lián)，例如純電動(dòng)客車(chē)電池需要108只磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)。若采用傳統的電池工作狀態(tài)采集芯片，所需芯片的數量將很大，會(huì )大大增加成本。所以世界上著(zhù)名的芯片制造商都開(kāi)始開(kāi)發(fā)支持十幾只鋰電芯串聯(lián)的采集芯片。Linear公司開(kāi)發(fā)的LTC6802是一種專(zhuān)用的電池狀態(tài)監測芯片，能測量高達12只串聯(lián)電芯電壓，13 ms完成所有電芯電壓檢測，整體測量誤差小于0．25％，具有高電磁兼容能力、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
本文采用LTC6802采集12只串聯(lián)電芯電壓。微處理器MC9S08DZ32利用SPI總線(xiàn)讀取LTC6802采集的串聯(lián)電芯的電壓，并控制LTC6802對任意一只電芯進(jìn)行均衡。同時(shí)，利用內置ADC對12只串聯(lián)電芯的表面溫度進(jìn)行采集，通過(guò)CAN總線(xiàn)將采集到的12只電芯的電壓、溫度以及均衡狀態(tài)上傳到上級控制系統，實(shí)時(shí)監測12只電芯的工作狀態(tài)。以此為基本系統，利用多個(gè)基本系統實(shí)現對大數量電池串聯(lián)構成的電池組的狀態(tài)監測。

1 系統組成和工作原理
1．1 系統組成
本文研究的串聯(lián)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組采集系統能夠實(shí)現12只動(dòng)力電池的在線(xiàn)監測。該系統包括以L(fǎng)TC6802為核心的電芯電壓采集和均衡部分，以及以MC9S08DZ32為核心的溫度采集和CAN總線(xiàn)通信部分，如圖1所示。

1．2 工作原理
監測系統應用LTC6802采集連接其上的12只電芯的電壓，使用SPI總線(xiàn)完成MC9S08DZ32和LTC6802的通信，讀取采集到的電壓值。通過(guò)緊貼在每只電池外殼上的熱敏電阻NTC來(lái)獲取12只電芯的表面溫度，并根據讀取到的12只電芯的電壓、溫度決定12只電芯的均衡電路的開(kāi)關(guān)，通過(guò)SPI設置LTC6802相應寄存器來(lái)啟動(dòng)關(guān)閉均衡。整個(gè)系統由嵌入式芯片實(shí)現集中控制和動(dòng)力電池組的在線(xiàn)監測。