基于LTC6802的電池組監控平臺的電路設計

　應用美國Linear Technology 公司推出的電池組監控芯片LTC6802，設計了一套可用于鋰離子電池組的監控平臺。該系統單板可實(shí)現對多達12 節串聯(lián)單體電池的監控，可采用分布式結構實(shí)現對更多單體的監控。本系統設計實(shí)現的功能包括單體電壓采集、單體溫度采集、電池組被動(dòng)均衡以及分布式CAN 通信等。LTC6802 的主要特點(diǎn)在于其電壓采集精度高，并具有較高的集成度，在電池應用設備中特別是在純電動(dòng)/ 混合動(dòng)力汽車(chē)中具有良好的應用前景。

　　隨著(zhù)環(huán)境和能源問(wèn)題日益嚴峻，電動(dòng)汽車(chē)及混合動(dòng)力汽車(chē)（EV/HEV）已經(jīng)成為了當今世界關(guān)注的焦點(diǎn)。蓄電池是EV的動(dòng)力環(huán)節，但其單體端電壓及容量都較小，比如廣泛應用的磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池端電壓一般不超過(guò)3.65 V，因此常需多單體串并聯(lián)組合使用來(lái)滿(mǎn)足車(chē)輛的需求［1-3］。對于車(chē)載電池包而言，一個(gè)功能完備的監控系統是非常必要的。目前國內的電池組監控設備存在兩大問(wèn)題：一是電池電壓檢測精度不高，二是電池組均衡控制的實(shí)現較復雜。針對這些問(wèn)題，本文應用Linear Technology 公司新推出的電池組監控芯片LTC6802，設計了一套面向鋰離子電池組的硬件監控平臺。該平臺設計實(shí)現的功能包括單體電壓/ 溫度檢測、電池組均衡以及分布式CAN 通信等。

　　1 電池組監控芯片LTC6802 簡(jiǎn)介

　　LTC6802-1 是一款專(zhuān)門(mén)用于電池組監控的芯片，每片可以檢測多達12 個(gè)串聯(lián)連接的單體電池電壓，輸入總電壓高達60V，可以通過(guò)分布式總線(xiàn)結構或直接將芯片串聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現對更多串聯(lián)單體電池的電壓檢測。此外，LTC6802-1 還具有以下特性：

　?。?）具有12 位ADC，電壓采集精度高，可達5~8 mV;（2）具有被動(dòng)均衡功能，可通過(guò)片內（或外部擴展的）MOSFET開(kāi)關(guān)對過(guò)壓的單體進(jìn)行放電；（3）1 MHz 可與SPI 兼容的串行通信接口；（4）具有較強的抗電磁干擾能力。

　　總的來(lái)看，LTC6802 具有較全面的電池組監控功能，芯片集成度高，并具有較高的電壓采集精度，主要應用場(chǎng)合除了EV/HEV 以外，還包括高功率便攜設備電源管理以及備用電池組系統的監控。

　　2 電池組監控平臺設計

　　2.1 電池監控系統整體結構

　　電池組監控平臺的整體結構如圖1 所示。本平臺設計采用分布式CAN 總線(xiàn)結構，首先，LTC6802 用于實(shí)現對單體電壓的采集以及串聯(lián)電池組的被動(dòng)均衡控制；主控芯片負責接收來(lái)自L(fǎng)TC6802 的電壓采集信息，并對LTC6802 的相關(guān)參數進(jìn)行設置，此外MCU 還用于實(shí)現電池包節點(diǎn)溫度以及電流的采集；最后MCU 將電池包的組態(tài)信息發(fā)送到CAN 通信網(wǎng)絡(luò )。

　　圖1 電池組監控平臺整體結構

　　2.2 LTC6802 與MCU 的連接電路設計

　　LTC6802 的外圍電路及其與微控制器之間的連接電路如圖2 所示。本電路中MCU 選取的是Freescale 系列單片機MC9S08DZ60，其主要功能是進(jìn)行電流和溫度采集、接收來(lái)自L(fǎng)TC6802 的信息并將電池包組態(tài)信息發(fā)送到分布式CAN 通信網(wǎng)絡(luò )中。

　　圖2 LTC6802 與MCU 的連接電路

　　LTC6802 可通過(guò)其自身與SPI 兼容的串行接口實(shí)現與MCU 的通信。對于LTC6802 而言，CSBI 為片選信號；SDO 為串行數據輸出；SDI 為串行數據輸入；SCKI 為串行時(shí)鐘輸入。