基于LTC6803—4并聯(lián)級(jí)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(duì)電池組電壓的測(cè)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(shí)性的目標(biāo)，一般都利用電池組單體電壓測(cè)量的專用芯片。該文主要是分析并概括了LTC6803-4并聯(lián)級(jí)聯(lián)獨(dú)立尋址技術(shù)在多串超級(jí)電容電池管理系統(tǒng)電壓監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

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

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(kāi)發(fā)問(wèn)題人們?cè)絹?lái)越重視，電池是一種清潔能源，近幾年來(lái)越來(lái)越被人們關(guān)注。在串聯(lián)的超級(jí)電容電池組里，單體超級(jí)電容電池的電池狀態(tài)是超級(jí)電容電池管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。比如說(shuō)電壓、溫度的監(jiān)測(cè)。單體電壓的數(shù)據(jù)比較多，也能夠使人們了解超級(jí)電容電池組內(nèi)每一個(gè)單體狀態(tài)和特征的物理量，同時(shí)還能夠反應(yīng)超級(jí)電容電池組整體的狀態(tài)。另一方面，如果對(duì)單體超級(jí)電容電池能夠進(jìn)行有效的測(cè)量，也能夠?qū)^(guò)沖、過(guò)放的情況進(jìn)行預(yù)防。因此，超級(jí)電容電池單體電壓采集對(duì)采集的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)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(shuō)來(lái)，超級(jí)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(wàn)次、低溫性能良好、安全系數(shù)高、免維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)等。

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

2 LTC6803-4并聯(lián)級(jí)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(cè)專用芯片、還有高電壓輸入的多路復(fù)用器。每一個(gè)LTC6803-4都能夠監(jiān)測(cè)電池，最多12串。如果是一個(gè)具有多片的LTC6803-4，是能夠通過(guò)利用并聯(lián)級(jí)聯(lián)的測(cè)量方式及方法來(lái)測(cè)量超過(guò)12串的串聯(lián)電池組的。還有，每一個(gè)LTC6803-4，都具備一個(gè)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(cè)量精度比0.25%小的時(shí)候，一般都能達(dá)到大多數(shù)工程項(xiàng)目對(duì)電池電壓測(cè)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(gè)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(shì)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(cè)量方法是用2片LTC6803-4并聯(lián)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)24節(jié)超級(jí)電容電池的單體測(cè)量級(jí)管理。

3.2 LTC6803-4并聯(lián)式級(jí)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(jí)電容管理器的主要部件，是通過(guò)XC886C汽車級(jí)芯片來(lái)完成的。

SAF-XC886C工作頻率為24 MHz，以八位的市場(chǎng)價(jià)格，提供16位產(chǎn)品的性能。擁有8通道10位的精度，三個(gè)獨(dú)立定時(shí)器，4個(gè)PWM通道，以及后臺(tái)E2PROM模擬。

3.3.2 單體電容電壓檢測(cè)芯片的挑選

每個(gè)LTC6803可以同時(shí)測(cè)量十二個(gè)超級(jí)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(gè)LTC6803-4元件接入同一個(gè)控制處理器中運(yùn)行。LTC6803-4把電池組的底端與V分開(kāi)，因此，可以改變第一節(jié)電池的測(cè)量精準(zhǔn)度。

3.3.3 信號(hào)隔離器的選擇

通過(guò)分析信號(hào)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(gè)芯片通過(guò)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(lái)驗(yàn)證電池單體電壓能不能達(dá)到電池管理系統(tǒng)對(duì)單體電池電壓監(jiān)測(cè)的實(shí)際測(cè)量目標(biāo)的。實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)用超級(jí)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(cè)量的精度是多少，使用萬(wàn)用表測(cè)量得到電池電壓的真實(shí)數(shù)值。在實(shí)驗(yàn)還沒(méi)有開(kāi)始的時(shí)候，通常主要是通過(guò)放電的方法，將電池的電壓改為不均衡的狀況，通過(guò)這樣的方法，能夠檢驗(yàn)系統(tǒng)電壓檢測(cè)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(cè)量誤差都在0.19%內(nèi)，能夠達(dá)到對(duì)單體電池電壓監(jiān)測(cè)的實(shí)際測(cè)量目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超級(jí)電容電池具有很多的優(yōu)點(diǎn)，LTC6803具一個(gè)精準(zhǔn)參考電壓、一個(gè)高電壓輸入的多路復(fù)用器以及一個(gè)串行SPI接口的超級(jí)電容監(jiān)測(cè)專用芯片同時(shí)，可以允許主控器與至多16片同時(shí)進(jìn)行通信和操作。為了能夠保護(hù)好超級(jí)電容動(dòng)力電池，并逐漸的延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，同時(shí)又能增加行駛的距離，那么便要求建立一個(gè)有效的電池管理系統(tǒng)，所以說(shuō)電動(dòng)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)

[1] 呂杰，宋文吉，林仕立，等.基于LTC6803-4的超級(jí)電容電池管理系統(tǒng)信號(hào)采集技術(shù)研究[J].測(cè)控技術(shù)，2013（1）.

[2] LinearTechnology.LTC6803-2/LTC6803-4datasheet.

[3] Infineon.XC886/888CLM8位單片機(jī)控制器用戶手冊(cè).

[4] Infineon.kit_XC886CLM_ESLC0用戶手冊(cè).endprint