基于LTC6802的磷酸鐵鋰電池采集系統

摘要：設計一種基于電池監測芯片LTC6802的磷酸鐵鋰動力電池組狀態采集系統。采用嵌入式微處理器MC9S08DZ32對12串電池組狀態數據進行采集，并通過CAN(Controller Area Network)總線上傳到主機。文中對系統的整體結構和工作原理進行了介紹，并給出了具體的硬件和軟件設計方案。
關鍵詞：LTC6802；MC9S08DZ32；磷酸鐵鋰動力電池組；監測系統

引言
隨著新能源和環境污染問題在全球經濟發展過程中被高度關注，作為清潔能源的動力電池越來越受到重視。磷酸鐵鋰動力電池以其壽命長、使用安全、可大電流2C快速充放電、耐高溫、容量大、無記憶效應、綠色環保的優點在工業和交通領域得到了快速應用。電池的工作狀態是應用中的關鍵環節，基于嵌入式技術的動力電池狀態智能采集系統也成了技術研究的熱點。傳統的電池工作狀態采集芯片支持的鋰電芯串聯只數較少，例如廣泛應用于筆記本電池電芯工作狀態采集的bq2060、bq2085最多支持4只鋰電芯串聯。而動力電池多作為動力源應用，一般要100只左右電芯串聯，例如純電動客車電池需要108只磷酸鐵鋰電芯串聯。若采用傳統的電池工作狀態采集芯片，所需芯片的數量將很大，會大大增加成本。所以世界上著名的芯片制造商都開始開發支持十幾只鋰電芯串聯的采集芯片。Linear公司開發的LTC6802是一種專用的電池狀態監測芯片，能測量高達12只串聯電芯電壓，13 ms完成所有電芯電壓檢測，整體測量誤差小于0．25％，具有高電磁兼容能力、低功耗的優點。
本文采用LTC6802采集12只串聯電芯電壓。微處理器MC9S08DZ32利用SPI總線讀取LTC6802采集的串聯電芯的電壓，并控制LTC6802對任意一只電芯進行均衡。同時，利用內置ADC對12只串聯電芯的表面溫度進行采集，通過CAN總線將采集到的12只電芯的電壓、溫度以及均衡狀態上傳到上級控制系統，實時監測12只電芯的工作狀態。以此為基本系統，利用多個基本系統實現對大數量電池串聯構成的電池組的狀態監測。

1 系統組成和工作原理
1．1 系統組成
本文研究的串聯磷酸鐵鋰動力電池組采集系統能夠實現12只動力電池的在線監測。該系統包括以LTC6802為核心的電芯電壓采集和均衡部分，以及以MC9S08DZ32為核心的溫度采集和CAN總線通信部分，如圖1所示。

1．2 工作原理
監測系統應用LTC6802采集連接其上的12只電芯的電壓，使用SPI總線完成MC9S08DZ32和LTC6802的通信，讀取采集到的電壓值。通過緊貼在每只電池外殼上的熱敏電阻NTC來獲取12只電芯的表面溫度，并根據讀取到的12只電芯的電壓、溫度決定12只電芯的均衡電路的開關，通過SPI設置LTC6802相應寄存器來啟動關閉均衡。整個系統由嵌入式芯片實現集中控制和動力電池組的在線監測。