基于LTC6802的磷酸鐵鋰電池采集系統(tǒng)

摘要：設(shè)計(jì)一種基于電池監(jiān)測(cè)芯片LTC6802的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組狀態(tài)采集系統(tǒng)。采用嵌入式微處理器MC9S08DZ32對(duì)12串電池組狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過CAN(Controller Area Network)總線上傳到主機(jī)。文中對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了介紹，并給出了具體的硬件和軟件設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：LTC6802；MC9S08DZ32；磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

引言
隨著新能源和環(huán)境污染問題在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中被高度關(guān)注，作為清潔能源的動(dòng)力電池越來越受到重視。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池以其壽命長(zhǎng)、使用安全、可大電流2C快速充放電、耐高溫、容量大、無記憶效應(yīng)、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(yīng)用。電池的工作狀態(tài)是應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于嵌入式技術(shù)的動(dòng)力電池狀態(tài)智能采集系統(tǒng)也成了技術(shù)研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的電池工作狀態(tài)采集芯片支持的鋰電芯串聯(lián)只數(shù)較少，例如廣泛應(yīng)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(yīng)用，一般要100只左右電芯串聯(lián)，例如純電動(dòng)客車電池需要108只磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)。若采用傳統(tǒng)的電池工作狀態(tài)采集芯片，所需芯片的數(shù)量將很大，會(huì)大大增加成本。所以世界上著名的芯片制造商都開始開發(fā)支持十幾只鋰電芯串聯(lián)的采集芯片。Linear公司開發(fā)的LTC6802是一種專用的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片，能測(cè)量高達(dá)12只串聯(lián)電芯電壓，13 ms完成所有電芯電壓檢測(cè)，整體測(cè)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總線讀取LTC6802采集的串聯(lián)電芯的電壓，并控制LTC6802對(duì)任意一只電芯進(jìn)行均衡。同時(shí)，利用內(nèi)置ADC對(duì)12只串聯(lián)電芯的表面溫度進(jìn)行采集，通過CAN總線將采集到的12只電芯的電壓、溫度以及均衡狀態(tài)上傳到上級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)12只電芯的工作狀態(tài)。以此為基本系統(tǒng)，利用多個(gè)基本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)量電池串聯(lián)構(gòu)成的電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

1 系統(tǒng)組成和工作原理
1．1 系統(tǒng)組成
本文研究的串聯(lián)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)12只動(dòng)力電池的在線監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)包括以LTC6802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總線通信部分，如圖1所示。

1．2 工作原理
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用LTC6802采集連接其上的12只電芯的電壓，使用SPI總線完成MC9S08DZ32和LTC6802的通信，讀取采集到的電壓值。通過緊貼在每只電池外殼上的熱敏電阻NTC來獲取12只電芯的表面溫度，并根據(jù)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關(guān)，通過SPI設(shè)置LTC6802相應(yīng)寄存器來啟動(dòng)關(guān)閉均衡。整個(gè)系統(tǒng)由嵌入式芯片實(shí)現(xiàn)集中控制和動(dòng)力電池組的在線監(jiān)測(cè)。