基于LTC6804的电池参数采集系统设计
基于LTC6804的电池参数采集系统设计
基于LTC6804的电池参数采集系统设计
摘要：分析目前电池参数采集的方法，提出采用LTC6804 进行电池参数采集的方法。
电池参数采集系统硬件包括LTC6804 单体电池电压检测、NTC 温度检测、LT3990 供电、dsPIC30F 控制部分、通信隔离等。
1、电池参数采集总体设计
如图1所示，该电池参数采集系统由电池电压采集模块、温度采集模块、控制模块和通信模块等组成。
采用LTC6804对电池包内的12节单体电压、总电压和5个温度点进行采集，在采集转换结束后通过SPI总线传输到控制芯片dsPIC30F内，控制芯片通过CAN总线将采集到的数据传输到上位机。
上位机根据采集到的数据进行SOC估算，并决定是否进行均衡，是否停止充放电，是否开启安全控制等。
每个控制芯片有不同的CAN标识符，因此当有超过12节电池需要进行参数采集时，可以级联多个该系统以实现目的。
2、电池参数采集硬件设计
该系统的核心器件是Linear公司的LTC6804，可以测量多达12个串联电池的电压，并具有低于1．2mV的总测量误差，测量范围为0～5V。
所有12节电池的电压可以在290μs内完成测量，并可以选择较低的数据采集速率以实现高噪声抑制。
基于多片LTC6803-4级联的电池管理系统的设计与实现
基于多片LTC6803-4级联的电池管理系统的设计与实现于振红;张向文;黄斌【摘要】针对电池管理系统(BMS)扩展需要,设计了一种基于多片LTC6803-4级联的BMS,实现了对更多单体电池的管理.设计中,利用2片LTC6803-4管理16节锂电池,采用独立电源供电保证突发断电情况下电池信息采集,实现功能包括:电压、电流和温度采集、SOC估算、电池均衡、热管理、充放电管理、故障诊断和上位机通讯.采用ARBIN动力电池测试系统对设计的BMS进行功能测试,测试结果验证了设计功能的合理性和精度要求.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)007【总页数】4页(P990-992,996)【关键词】LTC6803-4;电池管理系统;电池均衡;电池故障诊断【作者】于振红;张向文;黄斌【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;广西自动检测技术与仪器重点实验室(桂林电子科技大学),广西桂林541004;柳州延龙汽车有限公司,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TM912电动汽车是解决目前能源和环境问题的重要途径，电动汽车在行驶中，不消耗燃料，不排放污染物，近年来得到了快速发展。
电动汽车使用电池供电，由于单节电池电压较低，电动汽车的电池组通过大量单体电池的串并联实现高压。
由于电池制造技术的限制，各单体电池之间会存在个体差异，在充放电过程中，会出现某些单体电池充电很快，在放电过程中某些单体电池放电很快，同时也会出现单体电池温度的差异。
为解决这些问题，BMS成为研究的热点。
目前主流的BMS研究主要集中在电池信息采集、SOC估计、电池均衡、热管理、安全保护和上位机通信等方面。
董光磊等[1]设计了基于LTC6803-4并联级联技术的BMS，仅实现了单体电压的采集；吕杰等[2]设计的BMS实现了电压采集、温度采集、电流采集等，但是电池均衡、热管理等没有设计；姜点双等[3]提出了一种BMS管理方法，包括SOC估算方法、均衡方法、热管理方法等，最后仅仅给出仿真结果；辛喆等[4]设计的BMS实现了单体电池电压、电流等的监测及显示，未涉及到热管理、故障管理等方面；刘晓康等[5]、郑敏信等[6]设计的BMS属于功能研究型，文中设计的是一些研究方法，仅仅给出仿真结果。
基于LTC6804的电池监测单元设计
基于LTC6804的电池监测单元设计作者：王越杨玉新李立伟来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2019年第01期摘要：为解决电动汽车中动力电池组的监测及保护问题，本文提出了一种可靠性高且实用的电动汽车电池监测单元的设计方案。
以意法半导体推出的STM32F103C8T6单片机和凌力尔特公司推出的LTC68042芯片为核心，基于一主多从的拓扑结构，对中央处理单元、电池状态采样单元、均衡单元进行硬件电路设计，并通过编写程序驱动各单元工作，对动力电池组的电池电压、电流以及电池组温度进行监测，通过均衡保护电路，降低各单体电池不一致性对动力电池组造成的影响。
实验结果表明，该设计方案具有测量精准、可靠性高、可拓展性高的优点，且生产成本较低。
该研究具有较高的实用价值。
关键词：动力电池;电池监测;均衡保护;LTC6804中图分类号： TM912.9; U469.72文献标识码： A文章编号： 10069798（2019）01007005; DOI： 10.13306/j.10069798.2019.01.012随着石油等传统能源的不断开采，能源枯竭和环境污染问题已成为制约人类社会发展的重要因素。
而新能源技术的发展，尤其是锂电池的发展，使电动汽车取代燃油汽车成为必然趋势。
动力电池是决定电动汽车各项性能的重要部件，对其进行监测保护是电动汽车普及的重要推动力，故电池管理系统（battery management system，BMS）成为动力电池的研究重点。
动力电池组一般由诸多单体锂电池串联组成，各单体电池因出厂质量不一致、充放电循环等因素，导致电池出现过充、过放等问题，严重影响整个电池组的使用[15]。
因此，采用BMS对电池组进行状态采集和均衡保护，为动力电池组的健康使用提供了保障。
目前，主动均衡是国内外研究的热点，但主动均衡存在成本高、结构复杂、安全性低和不稳定等缺点，且随着锂电池技术的发展，各单体电池在使用过程中体现出的不一致性越来越小，在大多数情况下，通过被动均衡便能解决各单体电池的不一致问题[611]。
基于LTC6804的锂离子电池阻抗测量系统设计
基于LTC6804的锂离子电池阻抗测量系统设计
锂离子电池内阻和阻抗是电池最为重要的参数之一，它是表征电池寿命及电池运行状态的重要参数，是衡量电子和离子在电极内传输难易程度的主要标志。
阻抗测量在电池及电芯的研发、生产、使用过程中都有非常重要的意义。
在使用过程中，阻抗能够反映电池的健康状态，并且可以通过阻抗来预测电池寿命。
也可以通过获得阻抗角和阻抗模来估计电池的内部温度。
准确测量电池内阻是电池管理系统及实际应用的客观要求。
常用阻抗测量方法有以下几种：
（1）用响应电压幅值比激励电流幅值得到阻抗模，计算电压幅值和电流幅值出现时间差，得到阻抗角；
（2）FFT方法。
但FFT存在栅栏效应和泄漏现象，使算出的信号参数即频率、幅值和相位不准，尤其是相位误差很大，无法满足阻抗计算精度要求；
（3）相关运算方法。
由于电池内阻很小，在实际测量中，干扰和噪声对。
基于LTC6804平台的电池管理系统设计
现 对 电池组 电压 、电流 、温 度 的采 集 ，通 过 串 行 外设 接 口（ｓＰＩ）实 现 ＬＴＣ６８０４芯 片 与 主 控 制 器 的通 讯 。 本 系统 还具 有过 充 电 、过 放 电保 护 功 能 。上位 机基 于 Ｌａｂｖｉｅｗ平 台 ，采 用 Ｇ语 言 编程 Ｊ，采用 控 制 器 局域 网络 （ＣＡＮ）总线实 现 ＳＴＭ３２Ｆ１０３芯 片 与上位 机 的通 讯 ，触摸屏与 主控芯片采用 通用异 步收发 传输 器 （ＵＡＲＴ）通讯 ，实现信 息的显示 和指 令 的设 置。
基 于 ＬＴＣ６８０４平 台 的 电池 管 理 系统 设 计
申彩 英 ，杨思敏 ，李启龙
（１．辽宁工业大学 汽 车与交通工程学 院 ，辽宁 锦州 １２１００１；２．凌海供 电有限责任公 司，辽宁 凌海 １２１２００）
பைடு நூலகம்
摘 要 ：锂 电池作 为电动汽 车能量源 ，需要几十 甚至 几百节 电池 以 串联 、并 联组 合来满 足 电动汽 车爬坡 、加 速及续 驶里 程 的需 要 ，因此设计开发 电池管理系统 （ＢＭＳ）至关重要 。本文 以 ＳＴＭ３２Ｆ１０３芯片为主控制器 ，以 ＬＴＣ６８０４芯片为单体电池电压采集 芯 片 ，以 Ｌａｂｖｉｅｗ平 台为上位机设计 了电动车用 ＢＭＳ，实 现了对单 体电池 的电压 ，电流和温度 的精准监 测 ，实验结果 表 明本 设 计可靠性高 ，成本低 ，具有较高的实用价值 。
（１．Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ＆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ； （２．Ｌｉｎｇｈａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｌｉｎｇｈａｉ １２１２００，Ｃｈｉｎａ；）
基于stm32f105和ltc6804的电池管理系统设计
2.3 电流检测模块
基于霍尔效应的闭环霍尔电流传感器具有回路可 以实现完全电气隔离、响应时间低于1μs、频率响应范 围为0kHz～100kHz等优点[10]。传感器采用±15V电源供 电，同时发出连接至GPIO引脚的模拟输出，将GPIO1和 GPIO2用作ADC输入[11]。
可知：
(6)
V1
=
Vin R5 + R7
R7
(9)
(7)
流入运放的电流为零，则：
第42卷 第2期 2020-02 【5】
图5 电平移位
V1 = V2
(10)
V3
=
V
2+Vref 2
(11)
V3 = V4 = V5 = Vout
(12)
由式(9)～式(12)可得：
2 硬件设计
锂电池有众多的优势使其在众多电子产品中得到了
广泛的应用。但是电压、电流、温度等因素都会对锂电 池的性能产生影响。并且在电池组中，每一块单体电池 由于工艺原因都会有差异[5]，因此电池管理系统中要包 含对每一块单体电池进行采样的电路。
2.1 硬件核心模块 系统采用的STM32F105系列使用高性能的ARM@
以高精度监测单体电池电压。提出了一种开路电压法和修正后的安时积分法结合的SOC估算
方法，来实现对剩余电池电量较为精确的估计。
关键词：电池管理系统；STM32F105；LTC6804；SOC
中图分类号：TM769
基于LTC6804-2的锂电池SOC应用研究
基于LTC6804－2的锂电池SOC应用研究
引言
电池的荷电状态（stateofcharge，SOC）测量计算是电池管理系统
（BMS）中最基础重要的部分。
电池荷电状态的准确监测不仅能够为使用者
提供电池能量供给状态，它还是电池管理系统中充放电管理、均衡控制管理
的基础，因此准确测量电池SOC的值意义重大。
本文以LTC6804－2芯片为锂电池电压采集控制芯片，使用霍尔传感器采集充放电电流，使用I2C总线温度传感器芯片采集电池表壳温度，使用
LPC2478为主控芯片，设计了一种基于LTC6804－2的锂电池SOC应用系统。
1、SOC测量系统原理
1.1、安时积分法
安时积分法通过对单位时间内流过电池组的电流进行积分从而得SOC，
计算公式如下：。
基于LTC6802的磷酸铁锂电池采集
基于LTC6802的磷酸铁锂电池采集
本文采用LTC6802采集12只串联电芯电压。
微处理器
MC9S08DZ32利用SPI总线读取LTC6802采集的串联电芯的电压，并控制LTC6802对任意一只电芯进行均衡。
同时，利用内置ADC对12只串联电芯的表面温度进行采集，通过CAN总线将采集到的12只电芯的电压、温度以及均衡状态上传到上级控制系统，实时监测12只电芯的工作状态。
以此为基本系统，利用多个基本系统实现对大数量电池串联构成的电池组的状态监测。
1 系统组成和工作原理
1.1 系统组成
本文研究的串联磷酸铁锂动力电池组采集系统能够实现12只动力电池的在线监测。
该系统包括以LTC6802为核心的电芯电压采集和均衡部分，以及以MC9S08DZ32为核心的温度采集和CAN总线通信部分，如图1所示。
LTC6804高电压电池组监视器IC
o全面规格在 -40°C 至 125°C为了容纳用于高功率系统的大量电池，可能需要将电池分组，并分布在汽车中的可用空间里。
一个典10 到 24 节电池，模块化设计允许将一个电池组用作适合所有平台的单元式部件；模块化设计简化了维护和保修问题，并可用作超大型电池组的基础。
它允许在较大的面积上分布电池组以提高空间的利用率。
的设计拥有几项旨在支持模块化设计的特性。
首先，可通过配置使 GPIO 起一个端口的作用。
这允许 LTC6804 连接至可存储串行化与校准数据的局部 EEPROM。
当模块构建完毕时，电子电路将保持连接状态，而且 LTC6804 可处于一种睡眠模式 (此时的电流消耗低于就确保即使在贮存了几个月或几年之后，都不会发生明显的电池消耗或电池电荷的不平衡。
每个模块都可作为一个独立的电池组来存放，在需要的时候随时提供使用。
最后，isoSPI 接口提供了一种用于实现模块互连的方法，即使在电池组之间相距很远时也不受影响。
为支持一种具有高电磁干扰 (EMI) 的分布式模块化拓扑，需要一个稳健的通信系统。
最常见的实现方isoSPI BCI 测试结果：o在 200mA 的 RF 注入及 isoSPI 以 20mA 的信号强度运作时，没有出现误差26262标准进行设计LTC6820 专为超越汽车和工业应用环境、可靠性和安全性的要求而设计。
均可在一个安全系统内使用，以支持达到汽车安全本质等级 (ASIL) D。
为此，括了诊断和自测试功能，以检验 LTC6804 的操作及其在操作期间于系统内部的连接。
诊断和自测试功能概要数字滤波器和存储器自测试电池和监视器之间的导线开路检测检查的第二内部基准测量可确保所有通道能被检测。
基于LTC6802的磷酸铁锂电池采集系统
ＭＣ Ｓ ８ Ｚ ２为 核 心 的温 度 采 集 和 Ｃ Ｎ 总 线 通 信 部 分 ， ９ＯＤ ３ Ａ
如 图 １所 示 。
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பைடு நூலகம்
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基 于 Ｌ Ｃ ８ ２的 磷 酸 铁 锂 电池 采 集 系统 Ｔ ６０
梁海滨 ， 登娥 。 吴 吕国辉
（ 龙 江 大学 电子 工 程 学 院 ， 尔 滨 １ ０ ８ ） 黑 哈 ５０ ０
摘 要 ：设 计 一 种 基 于 电 池 监 测 芯 片 Ｌ ６ ０ 的 磷 酸 铁 锂 动 力 电 池 组 状 态 采 集 系 统 。 采 用 嵌 入 式 微 处 理 器 ＴＣ ８ ２ ＭＣ Ｓ ８ ３ ９ ０ ＤＺ ２对 １ ２串 电池 组 状 态 数 据 进 行 采 集 ， 并通 过 Ｃ ＡＮ（ ｏ ｔｏｌｒＡｒａＮｅｗｏ ｋ 总线 上 传 到 主 机 Ⅲ 。 文 中对 系 Ｃ ｎ ｒｌ ｅ ｔ ｒ ） ｅ
一
的开 关 ， 过 Ｓ Ｉ设 置 Ｌ ６ ０ 通 Ｐ ＴＣ ８ ２相 应 寄 存 器 来 启 动 关 闭 均 衡 。整 个 系 统 由嵌 入 式 芯 片 实 现 集 中 控 制 和 动 力 电池
组的在线监测。
款数 字 控 制 的 多路 模 拟 开 关 ， 有 开 启 电 阻低 、 断 漏 电 具 关
Ｍ０Ｓ ＥＴ 的 导 通 和 关 闭 ， 实 现 电 芯 均 衡 。 为 了 保 护 Ｆ 以
ＬＴＣ ８ ２电压 采 集 引脚 ， 止 电压 高 出最 大 输 入 电 压 ， ６０ 防 在 每一 个 电 芯 采集 输 入 端 口并 联 一 个 ６ ２ Ｖ 稳 压 管 ， 在 每 ． 并 个 电压 采 集 引脚 前 加 阻 容 滤 波 电 路 ， 而 有 效 地 滤 除 高 频 从 干 扰 ， 证 电压 采 集 的 正 确 性 。磷 酸 铁 锂 动 力 电 池 组 采 集 保
基于LTC6803的电动车锂电池管理系统设计
基于LTC6803的电动车锂电池管理系统设计作者：王曦来源：《电子技术与软件工程》2016年第16期摘要本文介绍了一种电动车锂电池管理系统的设计方案，采用电池管理芯片LTC6803进行信号采集，提高单体电池电压检测精度、缩短检测时间，并实现对电池的均衡保护。
电池管理系统对电池组实时动态监控，具有充放电保护，电压均衡，SOC计算等功能，从而保证锂电池的安全使用并延长使用寿命，对提高电动车性能有重大意义。
【关键词】LTC6803 电动车锂电池电池管理系统1 引言锂电池电动车作为一种新兴的交通工具，能源利用高、无排放、噪声小，市场发展前景非常广阔。
电池管理系统是电动车的重要组成部分。
随着电动车行业的高速发展，其对电池管理系统的要求也是日益提高。
信号采集单元作为电池管理系统的前端控制部分，采样的快速精确是电池管理系统的基础，直接影响整个系统的性能和精度。
本设计方案选用电池管理芯片LTC6803采集电池的电压信号，并利用其均衡功能设计均衡电路，通过SPI 与单片机交换数据，提高单体电池电压检测精度、缩短检测时间，并实现对各串电芯的均衡保护。
2 电池管理系统的总体框架电池管理系统主要由12V供电模块、单片机控制模块、LTC6803电压采集和均衡模块、温度采集模块、电流检测模块、继电器控制模块和CAN通信模块等组成，如图1所示。
本设计方案选用LTC6803专用采集芯片进行电池电压信号的采集，简化了硬件电路和布线，并使整个系统具有开放性和扩展性。
温度采集模块采用热敏电阻NTC（104F-4150F）配合16路选择开关芯片CD4067B来实现8路温度的采集，解决LTC6803只带两路温度采集和扩展性差的问题。
电流检测模块通过LEM霍尔传感器对母线电流进行精确采样。
采用12V单独供电模块给MCU供电，实现掉电情况下对电池状态监控。
通过高速、隔离CAN收发器与上位控制单元通信。
电池管理系统能够对电池组进行实时监控，确保其电压、电流和温度等处于合理的状态下，并综合所采集到的电压、电流和温度等信息，统一处理分析并估算电池荷电状态。
基于LTC6803和NRF24L01的动力电池检测系统
基于LTC6803和NRF24L01的动力电池检测系统
近年来兴起的锂离子电池性能优良，适用范围广，具有良好的应用前景。
但由于成本以及寿命等问题，使得锂离子电池的监控和管理显得尤为重要。
一套合理的电池管理系统是减少电池成本、提升电能储存装置整体竞争力的关键因素。
一般而言，电池管理系统需要实现动态监测电池组工作状态和估算电池组SOC的功能。
以上两点都离不开对电池单体电压的实时监测。
目前锂离子电池电压检测主要有门电路法和专用芯片采集法。
门电路法测电压的塬理是应用门电路开关切换电压通道，结合模数转换将电池电压转换为数字信号，并由主控器进行处理。
这种方法硬件成本通常较高，控制逻辑复杂，测量时间受门电路开关响应时间限制。
近年来LIneAr等公司相继推出了用于电池组电池测量的专用芯片，使得工程上对电池组电压的测量有了新的思路。
LTC6803介绍
LTC6803是第二代的完整电池监视IC，内置一个12位ADC、一个精准型电压基准、一个高电压输入多路复用器和一个串行接口。
每个LTC6803能够测量多达12个串接电池或超级电容器的电压。
通过运用一个独特的电平移位串行接口，可以把多个LTC6803-1/LTC6803-3器件串联起来（无需使用光。
基于LTC6803-4并联级联技术的BMS电压采集
创新技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald36随着全球经济的高速发展，环保及新能源的开发问题人们越来越重视，电池是一种清洁能源，近几年来越来越被人们关注。
在串联的超级电容电池组里，单体超级电容电池的电池状态是超级电容电池管理系统中的关键组成部分。
比如说电压、温度的监测。
单体电压的数据比较多，也能够使人们了解超级电容电池组内每一个单体状态和特征的物理量，同时还能够反应超级电容电池组整体的状态。
另一方面，如果对单体超级电容电池能够进行有效的测量，也能够对过冲、过放的情况进行预防。
因此，超级电容电池单体电压采集对采集的准确性和实时性要求较高。
1 电池管理系统以及LTC6803－4的应用概述一般说来，超级电容电池具备很多优点：容量大、充电快、比功率大、重复深度放电次数可超50万次、低温性能良好、安全系数高、免维护时间长等。
LT C 6803－4的应用是比较便捷、灵活的，同时又具备高测量精度和高稳定性的芯片，特别适合在超级电容电池组管理上的应用。
2 LTC6803－4并联级联独立寻址技术的应用2.1 LTC6803－4的特性及工作原理LT C 6803－4主要包括参考电压、12位A D C 、串行S P I 接口的电池监测专用芯片、还有高电压输入的多路复用器。
每一个LT C 6803－4都能够监测电池，最多12串。
如果是一个具有多片的LT C 6803－4，是能够通过利用并联级联的测量方式及方法来测量超过12串的串联电池组的。
还有，每一个LT C 6803－4，都具备一个串行接口，能够独立寻址，这样的方式能够方便主控器、LTC 6803－4进行同步的通信、操作环节，LT C 6803－4最多是16片。
LT C 6803－4的全局测量精度比0.25％小的时候，一般都能达到大多数工程项目对电池电压测量精度的标准。
2.2 LTC6803－4主要引脚功能LT C 6803－4主要有44个引脚，比如有C 0～C 12：电池电压输入引脚。
LTC6804在电池管理系统中的应用
LTC6804在电池管理系统中的应用文章介绍了第三代多节电池监视芯片LTC6804的基本功能，应用场景，芯片特点。
以LTC6804为基本测量单元，设计了具有电压测量和均衡功能的储能电池管理系统。
测量系统以12节电池为一个测量单元，多个测量单元共同完成储能电站电池组的测量管理工作。
设计结果表明LTC6804的应用缩短了设计时间，增加了储能电池管理系统的功能，运行稳定，有助于电池组的健康运行。
标签：LTC6804；电池管理系统；电池均衡引言环境污染和能源紧缺使得新能源大力发展，为了合理高效利用新能源发电，电池储能得到应用。
电池管理系统（BMS）是储能电池应用的保障，监控电池电压，估算电池荷电状态，给出电池运行时间建议等。
早期的BMS主要由分散元件组成，功能比较单一，主要完成整组电池电压和电流的监测，监测精度不高，完成整组电池的过压过流保护等功能[1]。
电路较复杂，扩展性差，不能应用于大规模储能系统。
文章以LTC6804为核心，设计具有均衡、电池状态监测和故障报警功能的储能电池BMS。
1 LTC6804功能简介LTC6804是凌特公司的第三代多节电池监测芯片，可同时在线测量12节串联连接的电池组（也可测量低于12节电池的串联连接电池组，串联电池电压总和大于11V），单节电池最高电压为8V，串联电压最高为75V，测量最大误差为1.5mV，所有电池可在290微秒内测完。
LTC6804具有isoSPI通信接口，多个LTC6804可以通过isoSPI串联通信，连接到控制芯片。
也可以对每个LTC6804单独寻址，采用并联方式管理多个LTC6804。
采用双绞线通信时，通信距离达百米。
LTC6804内部集成均衡电路，直接控制外部开关管对电池进行放电操作。
具有5个通用数字输入输出接口，可以作为传感器的输入端，也可以配置为通信接口。
睡眠状態时，LTC6804仅消耗4uA电流。
LTC6804内部集成具有频率可编程三阶噪声滤波器的16位增量累加型ADC，用于测量电池电压。
基于STM32和LTC6804的电池管理系统设计
ห้องสมุดไป่ตู้仪表技术与传感器
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ
２０１８ Ｎｏ������ １０
基于 ＳＴＭ３２ 和 ＬＴＣ６８０４ 的电池管理系统设计
谢冬雪，唐祯安，蔡 泓，黄伟奇
（ 大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连 １１６０２４）
６４
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ
Ｏｃｔ������ ２０１８
图 １ 系统整体结构设计框图
２ 硬件设计 ２．１ 主控板硬件设计
主控板的微控制器采用基于 ＡＲＭ 的 ３２ 位 Ｃｏｒｔｅｘ－ Ｍ４ 内 核 的 芯 片 ＳＴＭ３２Ｆ４２９ＩＧＴ６， 该 芯 片 的 主 频 为 １８０ ＭＨｚ，具有 ３ 个 １２ 位 ＡＤＣ 以及 １４０ 个通用 Ｉ ／ Ｏ 口等 配置，有强大的数据处理能力，较好的稳定性及较强的抗 干扰能力，可完全满足汽车级微处理器的相关要求。 ２．１．１ 电流采集电路
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２ ａｎｄ ＬＴＣ６８０４ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｒ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｗｏ ｂｏａｒｄｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＰＩ，ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｖｏｌｔａｇｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄ ｅｑｕａｌｉｚａ⁃ ｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｅｔｃ，ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ １２ ｓｔｒｉｎｇ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ，ａｎｄ ｐｒｏｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗａｓ ｗｒｉｔｔｅｎ ｗｉｔｈ ＬａｂＶＩＥＷ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｓａｖｅ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＢＭＳ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ＳＴＭ３２；ＬＴＣ６８０４；ＬａｂＶＩＥＷ
基于LTC6804的电池管理系统设计
基于LTC6804的电池管理系统设计
陈银萍;辛全彬;吴振宇
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2015(0)4
【摘要】电池管理系统（BMS）在一辆安全可靠的电动车中的地位十分重要，其中多路单体电池电压的精确测量是其中一个重要问题。
基于Linear公司的2012年最新的电池组电压采集芯片成为多种解决方案中的佼佼者。
本文基于该芯片设计了一套可以管理24个单体动力锂电池的电池管理系统模块，该模块可以串联以管理更多电池组。
【总页数】2页(P17-18)
【作者】陈银萍;辛全彬;吴振宇
【作者单位】大连理工大学城市学院大连 116600;大连理工大学大连 116604;大连理工大学大连 116604
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于LTC6804平台的电池管理系统设计 [J], 申彩英;杨思敏;李启龙
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3.基于STM32和LTC6804的电池管理系统设计 [J], 谢冬雪;唐祯安;蔡泓;黄伟奇
4.基于STM32F105和LTC6804的电池管理系统设计 [J], 巩攀; 李立伟
5.基于LTC6804的铝空气电池监控系统设计 [J], 赖忠喜; 张占军
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采用外部被动均衡的 LTC6804 应用电路-设计应用
采用外部被动均衡的LTC6804 应用电路-设计应用在汽车和运输市场，大型电池组可提供高输出功率，但不会像汽油动力内燃机那样产生有害排放物（即一氧化碳和碳氢化合物）。
理想情况下，电池组中的每个电池对系统的贡献相同。
但是，当谈到电池时，所有电池并不都是同等的。
即使电池的化学成分、物理尺寸和形状都相同，其总容量、内阻、自放电速率等也可能不同。
此外，其老化速率可能不同，这又会在电池寿命方程式中增加一个变量。
电池组的性能受电池组中容量的电池单元限制；一旦弱的电池单元耗尽，整个电池组便完全耗尽。
电池组中每个电池单元的健康状况根据其充电状态（SoC）测量结果（即测量剩余电量与电池容量的比率）来确定。
SoC 利用电池测量（如电压、积分充电和放电电流、温度等）来确定电池中剩余的电量。
精密单芯片和多芯片电池管理系统（BMS）将电池监控（包括SoC 测量）与被动或主动电池均衡相结合，以提高电池组性能。
这些测量产生如下结果：X 与单电芯容量独立的健康的电池电量状态X 电池单元间的充电状态不匹配程度化X 电池单元老化影响化（老化导致容量损失）对电池组而言，被动和主动电芯均衡有不同的优势，ADI公司的电池管理产品组合为这两种方法均提供了解决方案。
我们先来看看被动平衡均衡。
被动均衡可让所有电芯近乎具有相同容量初，电池组的电芯可能匹配得相当好。
但随着时间推移，电芯匹配度会因充电/放电循环、高温和一般老化而降低。
弱电芯的充放电速度将快于强（或较高容量）电池单元，因此前者成为系统运行时间的限制因素。
被动均衡会让电池组每个电芯的容量看起来与弱电芯相同。
它在充电周期中使用相对较低的电流，从高SoC 电池消耗少量能量，使得所有电池单元充电至其SoC。
这是通过与每个电芯并联的开关和泄放电阻来实现的。
图1.带泄放电阻的被动电池均衡器高SoC 电池放电（功率消耗在电阻中），因此充电可以继续，直至所有电芯都充满电。
被动均衡使得所有电池具有相同的SoC，但它并未改善电池供电系统的运行时间。
基于电池监视器LTC6804的电动汽车电池管理方案
基于电池监视器L TC6804的电动汽车电池管理方案最近，电池技术的进步已经在汽车市场实现了一些最令人振奋的创新，因此产生了一代又一代最新电动型汽车(EV)和混合动力/电动型汽车(HEV)。
诸如能量存储系统(ESS)等最新应用也开始出现，这对于能量如何产生、分配及存储带来了革命性的改变。
使这类系统的设计师面临着巨大的成本、设计灵活性、电池组可靠性和寿命以及安全性的挑战。
电池组能否很好地应对每一种设计挑战，电池管理系统(BMS)起着决定性作用。
BMS的核心是电池监视集成电路(IC)。
这种IC用来测量单个电池的电压，以确定充电状态和电池组健康状况。
电池监视器IC（海量样片申请信息查询：/）最关键的特性是准确度、数据可靠性及故障可检测性。
监视器IC的准确度直接影响系统成本、电池组可靠性及寿命。
每节电池的容量都是有限的，必须仔细加以管理。
过度充电可能引起安全性和可靠性问题，而过度放电则可能影响电池的寿命。
如果使用准确度不那么高的监视器IC，就要求系统设计师采用较大的“保护带”，以抵御过压和欠压影响，因此限制了汽车的总体可用电池容量。
准确度较高的监视器IC可以更充分地利用每节电池的总容量，从而降低了电池组系统的总体成本。
为了随时间和工作条件的变化提供最高准确度，凌力尔特在LTC6804电池监视器IC(图1)中采用了掩埋式齐纳电压基准。
这可以保证电池电压总体测量误差低于1.2mV。
为了在电气噪声以及从逆变器、执行器、开关、继电器等导致瞬态存在的情况下保持最高准确度的测量，LTC6804采用了内置三阶噪声滤波的增量累加ADC。
图1：凌力尔特的LTC6804能够以16位分辨率和好于0.04%的准确度测量多达12个电压高达4.2V和串联连接的电池理想情况下，一个电池组会分成多个较小的模块，这些模块分布在汽车各处，以实现更高的设计灵活性和重量分布。
挑战是，这些电池模块需要在充满电气噪声以及物理条件非常严酷的环境中传达敏感的测量数据。
基于LTC6804的电池管理系统设计
基于LTC6804的电池管理系统设计
LTC6804是Lmear公司2012年发布的第三代多电池组监视器，可几乎同时测量多达121、串接电池的电压，并具有更低的总测量误差相比LTC6803测量精度有了不小的提升，本文基于该芯片，辅以热电阻式温度传感器实现多路的温度采集，配合Ⅱ公司STM32F103单片机实现电池管理系统模块单个模块实现24个单体电池的充放电电压监控（两片LTC6804）和16路的温度采集，支持can总线。
本文分电压温度采集和控制通信两部分介绍该设计方案
1、电压温度采集
单个电池管理系统电压温度采集部分包括两片LTC6804、两片
LTC1380（8路复用MUX芯片）和一片LTC6820（与ECU通信芯片）对于LTC6804-1，多个器件采用菊链式连接，一个主处理器贯通昕有器件；对于LTC6804-2，多个器件并联至微处理器，对每个器件进行个别寻址本文选用LTC6804-1．其互相通信采用isoSPI协议．LTC6804配合隔离变压器及双绞线，可以具有非常好的抗干扰能力，从而可以实现一个微处理器就可以管理足够多的LTC6804节点，但为了保证整个系统模块的可靠性，避免串行回路中单个节点因为某些因素出现故障导致微处理器无法控制之后节点故采用一。