LTC6803-3在鋰電檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】設(shè)計(jì)一種基于LtC6803-3的24路鋰電池電壓的檢測(cè)系統(tǒng)。采用單片機(jī)ATMEGA128對(duì)24串電池電壓進(jìn)行采集，并通過CAN將信息上傳到控制板[1]。文中對(duì)系統(tǒng)的原理和電路進(jìn)行了介紹，并進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。

【關(guān)鍵詞】LTC6803-3ATMEGA128鋰電池檢測(cè)系統(tǒng)

LTC6803系列芯片能測(cè)量高達(dá)12只串聯(lián)電池電壓，13ms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)。本文采用倆片LTC6803-3采24只串聯(lián)電池電壓。

一、系統(tǒng)工作原理

單片機(jī)ATMEGA128利用SPI總線讀取LTC6803-3值采集的24路單體電壓，利用自帶的AD采集電池溫度值，并通過SJA1000將信息以CAN方式上傳給控制板。控制板在接收到采集的數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析，控制均衡板進(jìn)行工作。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1電壓采集

LTC6803是Linear公司推出的一款電池監(jiān)視IC，它是LTC6802系列的升級(jí)版本。它內(nèi)置1個(gè)12位ADC、1個(gè)精準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)。每個(gè)LTC6803能夠在輸入共模電壓高達(dá)6OV的情況下測(cè)量多達(dá)l2個(gè)串接電池的電壓，而且可把LTC6803進(jìn)行串行連接或并行連接，進(jìn)行高電壓范圍的數(shù)據(jù)采集。每個(gè)電池輸入均具有一個(gè)相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)，用于對(duì)過充電電池進(jìn)行放電。單片機(jī)可以通過SPI總線從LTC6802讀取數(shù)據(jù)，并控制相應(yīng)電池輸入的M0SFET的導(dǎo)通和關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)電芯均衡。

為了保護(hù)LTC6803電壓采集引腳，防止電壓高出最大輸入電壓，在每一個(gè)電芯采集輸入端口并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓管，并在每個(gè)電壓采集引腳前加阻容濾波電路，從而有效地濾除高頻干擾，保證電壓采集的正確性。

2.1.1穩(wěn)壓二極管的選擇

由于LTC6803的內(nèi)部有內(nèi)置的12V穩(wěn)壓管。外置的穩(wěn)壓管需要小于12V，考慮到相鄰電池存在開路的特殊情況出現(xiàn)，建議穩(wěn)壓管選擇大于2倍的單體電池工作電壓。本文建議選擇在7.5-9V之間。

2.1.2阻容濾波回路的選擇

官方給出的阻容選擇參數(shù)如下：

較大的阻容參數(shù)具有較好的濾波效果，同時(shí)也能夠提高芯片耐浪涌的沖擊能力，但會(huì)適當(dāng)?shù)慕档筒杉取Ｈ绻诟蓴_較大的惡劣工況使用，建議適當(dāng)增大阻容濾波中的電阻值。

2.2SPI通信回路

采用數(shù)字隔離光耦A(yù)DUM3401實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和LTC6803之間的通訊。ADUM3401具有增強(qiáng)的ESD特性，在2Mbps通信速率情況下，功耗為1.4mA/5V。具有4個(gè)隔離信號(hào)通道（三個(gè)輸出一個(gè)輸入），采用iCoupler技術(shù)實(shí)現(xiàn)隔離。ADUM3401的工作電源來自LTC1603的VREG。注意LTC6803的SDO需要進(jìn)行電阻上拉，否則無法正常工作。還有單片機(jī)側(cè)多個(gè)SPI并聯(lián)通信時(shí)，SCK、MOSI信號(hào)可以復(fù)用，其他SS和MISO信號(hào)不可以復(fù)用。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LTC6803工作的軟件流程圖如下：

LTC6803默認(rèn)進(jìn)入待機(jī)模式，需要先對(duì)芯片進(jìn)行初始化，然后發(fā)送AD啟動(dòng)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。需要注意的是LTC6803同LTC6802相比，增加了數(shù)據(jù)傳輸CRC校驗(yàn)。

四、測(cè)試結(jié)果

4.1LTC6803的精度測(cè)試

由表1數(shù)據(jù)看出，LTC6803具有較高的精度，在3.8V的測(cè)量值時(shí)，最大測(cè)量誤差為0.449%，雖然高于手冊(cè)上面的0.25%精度，但可滿足使用要求。

由表1數(shù)據(jù)看出，電壓較低時(shí)，誤差較大，在0.8V測(cè)量時(shí)達(dá)到0.732%；

由表1數(shù)據(jù)看出不同芯片之間也存在一定的測(cè)量偏差（高12個(gè)通道和低12個(gè)通道各由一個(gè)LTC6803實(shí)現(xiàn)

由數(shù)據(jù)看出，較大的輸入阻抗會(huì)導(dǎo)致LTC6803-3產(chǎn)生較大的誤差。建議實(shí)際使用過程中需要注意。

4.3型式試驗(yàn)

對(duì)LTC6803-3采集系統(tǒng)進(jìn)行高低溫、濕熱、煙霧、振動(dòng)等型式試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后LTC6803-3工作正常。證明LTC6803-3具有較高的環(huán)境適應(yīng)性。

五、結(jié)論

本文采用ATMEL公司的ATMEGA128和Linear公司的LTC6803-3芯片設(shè)計(jì)動(dòng)力鋰電池的監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集24路單體電池的電壓，并能夠通過CAN將數(shù)據(jù)上傳給控制模塊。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)具有電壓精度±20mV的采集精度，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王海英，吳鋒，胡宇等.基于CAN總線的電動(dòng)車動(dòng)力電池組采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)，2010（11）：1166-1168

[2]盧居霄，黃文華，陳全世.電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的多路電壓采集電路設(shè)計(jì).電源技術(shù)，2006（5）：103—106

[3]梁海濱，吳等娥，呂國輝.基于Ltc6802的磷酸鐵鋰電池采集系統(tǒng)，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2011（6）：38-41