LTC6804在电池管理系统中的应用 - 全文

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。睡眠状态时，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。此外，LTC6804内部还集成辅助ADC，通用输入输出引脚可配置为辅助ADC的输入引脚。将热敏电阻输出的电压量输入到ADC端口，可以完成温度测量。将霍尔电流传感器的输入接入ADC端口，可以完成电池组电流的测量。

2、LTC6804外围电路设计

LTC6804外围电路主要包括电源电路，ADC基准电路，通信电路，通用输入输出电路，看门狗电路和电压测量电路等，硬件结构图如图1所示。LTC6804电源取自电池组两端，避免了单独供电电源的设计。

当电池不均衡时，需要根据电池电压进行充电或者放电。充电电源由电池组提供，电池组隔离后变为电流源，对电压低的电池进行充电。电压高的电池采用放电进行均衡处理，用LTC6804集成的放电控制功能。为了增大放电电流，外部增加放电MOSFET，采用恩智浦公司的低电压等级MOSFET，在栅极和源极电压等级较低的情况下也可实现放电功能，如图2所示。

3、LTC6804工作状态

LTC6804的操作分为两个独立部分，内核操作和isoSPI操作。内核状态包含休眠状态、待机状态、参考电压启动状态和测量状态，其转换过程如图3所示。isoSPI包含空闲状态、准备状态和激活状态，其转换过程如图4所示。

4、结束语

应用LTC6804设计BMS，可以简化设计过程，缩短设计周期，增加BMS功能。文章基于LTC6804的BMS应用于储能系统，得到了很好的电压采集结果，运行稳定，符合设计要求。