鉅大LARGE | 點擊量：1583次 | 2020年02月12日
基于LTC6804的電池參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計
摘要：分析目前電池參數(shù)采集的方法，提出采用LTC6804進行電池參數(shù)采集的方法。電池參數(shù)采集系統(tǒng)硬件包括LTC6804單體電池電壓檢測、NTC溫度檢測、LT3990供電、dspIC30F控制部分、通信隔離等。
1、電池參數(shù)采集總體設(shè)計
如圖1所示，該電池參數(shù)采集系統(tǒng)由電池電壓采集模塊、溫度采集模塊、控制模塊和通信模塊等組成。采用LTC6804對電池包內(nèi)的12節(jié)單體電壓、總電壓和5個溫度點進行采集，在采集轉(zhuǎn)換結(jié)束后通過SpI總線傳輸?shù)娇刂菩酒琩spIC30F內(nèi)，控制芯片通過CAN總線將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C。上位機根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進行SOC估算，并決定是否進行均衡，是否停止充放電，是否開啟安全控制等。每個控制芯片有不同的CAN標(biāo)識符，因此當(dāng)有超過12節(jié)電池需要進行參數(shù)采集時，可以級聯(lián)多個該系統(tǒng)以實現(xiàn)目的。
2、電池參數(shù)采集硬件設(shè)計
該系統(tǒng)的核心器件是Linear公司的LTC6804，可以測量多達12個串聯(lián)電池的電壓，并具有低于1．2mV的總測量誤差，測量范圍為0～5V。所有12節(jié)電池的電壓可以在290s內(nèi)完成測量，并可以選擇較低的數(shù)據(jù)采集速率以實現(xiàn)高噪聲抑制。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
LTC6804提供ISOSpI和SpI兩種通信模式，最大通信速率為1Mbps。硬件電路如圖2所示。
2.11LTC6804供電
LTC6804通過V＋和Vreg兩個引腳供電。V＋通過一個RC低通濾波器（100／100nF）連接到12電池的最高電位。Vreg引腳提供所需的大部分功率，應(yīng)施加5±0．5V的電壓?？筛鶕?jù)圖3為Vreg進行供電，該供電模式器件簡單，容易實現(xiàn)。LTC6804有休眠、待命、測試等狀態(tài)，通過不同狀態(tài)的切換達到完成測量節(jié)省功耗的目的。當(dāng)LTC6804處于休眠狀態(tài)時，DRIVE引腳無輸出，此時Vreg引腳為低電平。由于該系統(tǒng)需要為通信隔離器ADUM1411供電，需要Vreg一直處于供電的狀態(tài)，因此選用LT3990輸出穩(wěn)定的5V電壓供給Vreg和ADUM1411。LT3990供電原理圖如圖4
2.2單體電壓檢測
如圖2所示，將串聯(lián)的12節(jié)單體電池分別接入CIN＿0到CIN＿12。LTC6804內(nèi)部AD具有27kHz、14kHz、7kHz、3kHz、2kHz、26Hz6種模式?？紤]到ADC的轉(zhuǎn)換速度、分辨率和總測量誤差，選用標(biāo)準(zhǔn)7kHz的速率。LTC6804內(nèi)部的ADC具有一個－0．82V至5．73V的近似范圍，復(fù)讀數(shù)被取整至0V，LSB代表100uV。因此，一個0x4000的讀數(shù)表示1．024V。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成后，通過SpI總線將數(shù)據(jù)傳給MCU。LTC6804的SpI接口作為從設(shè)備，與MCU之間采用磁耦隔離，減少電池側(cè)對數(shù)字電路的影響。
2.3總電壓檢測
LTC6804的測量內(nèi)部器件參數(shù)（ADSTAT）命令是用于測量電池電壓總和、內(nèi)部芯片溫度、模擬電源和數(shù)字電源四個參數(shù)的命令。在測量電池電壓總和時，將C12和C0之間的電壓衰減20倍，然后進行采集。
因此：
V實＝DATA20100V（1）
式（1）中，V實為實際總電壓，DATA為ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。
2.4溫度檢測
LTC6804的5個GpIO口可以作為模擬輸入口，與C口具有相同的電壓范圍和ADC分辨率。LTC6804的VREF2引腳專為溫度檢測所需的電流而設(shè)計，標(biāo)稱值為3V。采用NTC進行溫度檢測，電路圖如圖5。電池包內(nèi)的5個NTC在25℃時精度為1％、阻值為10k。偏置電阻的選擇根據(jù)NTC決定，選用精度為1％的10k的電阻作為偏置電阻。因此，在25℃時GpIO口電壓為1．5V。在每個采樣點添加一個0．1F的瓷片電容，濾除高頻干擾，提高采樣精度。
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