基于LTC6803—4并聯(lián)級聯(lián)技術(shù)的BMS電壓采集

唐紹明　李浩

摘 要：如今，一些公司針對電池組電壓的測量技術(shù)都紛紛產(chǎn)生了一些新觀點(diǎn)及方法，為了達(dá)到電壓采集精確性及實(shí)時性的目標(biāo)，一般都利用電池組單體電壓測量的專用芯片。該文主要是分析并概括了LTC6803-4并聯(lián)級聯(lián)獨(dú)立尋址技術(shù)在多串超級電容電池管理系統(tǒng)電壓監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LTC6803-4級聯(lián) BMS電壓 電池管理系統(tǒng)

中圖分類號：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0036-01

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)保及新能源的開發(fā)問題人們越來越重視，電池是一種清潔能源，近幾年來越來越被人們關(guān)注。在串聯(lián)的超級電容電池組里，單體超級電容電池的電池狀態(tài)是超級電容電池管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。比如說電壓、溫度的監(jiān)測。單體電壓的數(shù)據(jù)比較多，也能夠使人們了解超級電容電池組內(nèi)每一個單體狀態(tài)和特征的物理量，同時還能夠反應(yīng)超級電容電池組整體的狀態(tài)。另一方面，如果對單體超級電容電池能夠進(jìn)行有效的測量，也能夠?qū)^沖、過放的情況進(jìn)行預(yù)防。因此，超級電容電池單體電壓采集對采集的準(zhǔn)確性和實(shí)時性要求較高。

1 電池管理系統(tǒng)以及LTC6803-4的應(yīng)用概述

一般說來，超級電容電池具備很多優(yōu)點(diǎn)：容量大、充電快、比功率大、重復(fù)深度放電次數(shù)可超50萬次、低溫性能良好、安全系數(shù)高、免維護(hù)時間長等。

LTC6803-4的應(yīng)用是比較便捷、靈活的，同時又具備高測量精度和高穩(wěn)定性的芯片，特別適合在超級電容電池組管理上的應(yīng)用。

2 LTC6803-4并聯(lián)級聯(lián)獨(dú)立尋址技術(shù)的應(yīng)用

2.1 LTC6803-4的特性及工作原理

LTC6803-4主要包括參考電壓、12位ADC、串行SPI接口的電池監(jiān)測專用芯片、還有高電壓輸入的多路復(fù)用器。每一個LTC6803-4都能夠監(jiān)測電池，最多12串。如果是一個具有多片的LTC6803-4，是能夠通過利用并聯(lián)級聯(lián)的測量方式及方法來測量超過12串的串聯(lián)電池組的。還有，每一個LTC6803-4，都具備一個串行接口，能夠獨(dú)立尋址，這樣的方式能夠方便主控器、LTC6803-4進(jìn)行同步的通信、操作環(huán)節(jié)，LTC6803-4最多是16片。LTC6803-4的全局測量精度比0.25%小的時候，一般都能達(dá)到大多數(shù)工程項(xiàng)目對電池電壓測量精度的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 LTC6803-4主要引腳功能

LTC6803-4主要有44個引腳，比如有C0～C12：電池電壓輸入引腳。VREG：線性電壓整流輸出。V-：LTC6803-4最低電勢端。A0～A3：地址輸入。SCKI，SDI，SDO，CSBI：SPI數(shù)據(jù)通信接口。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

測量方法是用2片LTC6803-4并聯(lián)級聯(lián)實(shí)現(xiàn)24節(jié)超級電容電池的單體測量級管理。

3.2 LTC6803-4并聯(lián)式級聯(lián)的工作方式

LTC6803-4在SPI上的地址用戶是能夠自行配置的。本文中只有2片，LTC6803-4是在同一SPI總線與主控器進(jìn)行通信，所以只要獨(dú)立地址數(shù)比2大或是同2等同，那么便能利用地址將不同的LTC6803-4劃分。

3.3 SAF-XC886C-8FF5V芯片

3.3.1 MCU的選擇

MCU作為超級電容管理器的主要部件，是通過XC886C汽車級芯片來完成的。

SAF-XC886C工作頻率為24 MHz，以八位的市場價格，提供16位產(chǎn)品的性能。擁有8通道10位的精度，三個獨(dú)立定時器，4個PWM通道，以及后臺E2PROM模擬。

3.3.2 單體電容電壓檢測芯片的挑選

每個LTC6803可以同時測量十二個超級電容器或串接電池的電壓，并且擁有單獨(dú)尋址的串行接口，能夠把16個LTC6803-4元件接入同一個控制處理器中運(yùn)行。LTC6803-4把電池組的底端與V分開，因此，可以改變第一節(jié)電池的測量精準(zhǔn)度。

3.3.3 信號隔離器的選擇

通過分析信號的可靠性，以及電氣的安全性。挑選出滿足需要的ADUM1411及ADUM1201這兩種芯片。傳輸速率為10Mbps，隔離電壓為2500 V。

3.3.4 隔離電源的選擇

為了保證安全，選用多規(guī)格的雙列直插的隔離電源模塊。

3.4 系統(tǒng)軟件配置

本文所概述的2個芯片通過0Ω電阻將地址主要是分別配置為80和81，所以1#LTC6803-4芯片地址為0B10000000，2#LTC6803-4芯片地址為0B10000001。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差

根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，來驗(yàn)證電池單體電壓能不能達(dá)到電池管理系統(tǒng)對單體電池電壓監(jiān)測的實(shí)際測量目標(biāo)的。實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)用超級電容電池電壓為1.60 V，容量為20 Ah、24只，為了驗(yàn)證該系統(tǒng)電壓測量的精度是多少，使用萬用表測量得到電池電壓的真實(shí)數(shù)值。在實(shí)驗(yàn)還沒有開始的時候，通常主要是通過放電的方法，將電池的電壓改為不均衡的狀況，通過這樣的方法，能夠檢驗(yàn)系統(tǒng)電壓檢測精度是否正確。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明，所有電池單體電壓測量誤差都在0.19%內(nèi)，能夠達(dá)到對單體電池電壓監(jiān)測的實(shí)際測量目標(biāo)。

5 結(jié)語

綜上所述，超級電容電池具有很多的優(yōu)點(diǎn)，LTC6803具一個精準(zhǔn)參考電壓、一個高電壓輸入的多路復(fù)用器以及一個串行SPI接口的超級電容監(jiān)測專用芯片同時，可以允許主控器與至多16片同時進(jìn)行通信和操作。為了能夠保護(hù)好超級電容動力電池，并逐漸的延長電池的使用時間，同時又能增加行駛的距離，那么便要求建立一個有效的電池管理系統(tǒng)，所以說電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及推廣是一項(xiàng)非常關(guān)重要的系統(tǒng)工程。

參考文獻(xiàn)

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[4] Infineon.kit_XC886CLM_ESLC0用戶手冊.endprint