基于LTC6802的電池組監(jiān)控平臺的電路設計

　應用美國Linear Technology 公司推出的電池組監(jiān)控芯片LTC6802，設計了一套可用于鋰離子電池組的監(jiān)控平臺。該系統(tǒng)單板可實現(xiàn)對多達12 節(jié)串聯(lián)單體電池的監(jiān)控，可采用分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對更多單體的監(jiān)控。本系統(tǒng)設計實現(xiàn)的功能包括單體電壓采集、單體溫度采集、電池組被動均衡以及分布式CAN 通信等。LTC6802 的主要特點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/ 混合動力汽車中具有良好的應用前景。

　　隨著環(huán)境和能源問題日益嚴峻，電動汽車及混合動力汽車（EV/HEV）已經(jīng)成為了當今世界關注的焦點。蓄電池是EV的動力環(huán)節(jié)，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3.65 V，因此常需多單體串并聯(lián)組合使用來滿足車輛的需求［1-3］。對于車載電池包而言，一個功能完備的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。目前國內(nèi)的電池組監(jiān)控設備存在兩大問題：一是電池電壓檢測精度不高，二是電池組均衡控制的實現(xiàn)較復雜。針對這些問題，本文應用Linear Technology 公司新推出的電池組監(jiān)控芯片LTC6802，設計了一套面向鋰離子電池組的硬件監(jiān)控平臺。該平臺設計實現(xiàn)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(jiān)控芯片LTC6802 簡介

　　LTC6802-1 是一款專門用于電池組監(jiān)控的芯片，每片可以檢測多達12 個串聯(lián)連接的單體電池電壓，輸入總電壓高達60V，可以通過分布式總線結(jié)構(gòu)或直接將芯片串聯(lián)的方式來實現(xiàn)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）具有被動均衡功能，可通過片內(nèi)（或外部擴展的）MOSFET開關對過壓的單體進行放電；（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。

　　總的來看，LTC6802 具有較全面的電池組監(jiān)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(tǒng)的監(jiān)控。

　　2 電池組監(jiān)控平臺設計

　　2.1 電池監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　電池組監(jiān)控平臺的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。本平臺設計采用分布式CAN 總線結(jié)構(gòu)，首先，LTC6802 用于實現(xiàn)對單體電壓的采集以及串聯(lián)電池組的被動均衡控制；主控芯片負責接收來自LTC6802 的電壓采集信息，并對LTC6802 的相關參數(shù)進行設置，此外MCU 還用于實現(xiàn)電池包節(jié)點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。

　　圖1 電池組監(jiān)控平臺整體結(jié)構(gòu)

　　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，其主要功能是進行電流和溫度采集、接收來自LTC6802 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)絡中。

　　圖2 LTC6802 與MCU 的連接電路

　　LTC6802 可通過其自身與SPI 兼容的串行接口實現(xiàn)與MCU 的通信。對于LTC6802 而言，CSBI 為片選信號；SDO 為串行數(shù)據(jù)輸出；SDI 為串行數(shù)據(jù)輸入；SCKI 為串行時鐘輸入。