基于LTC6804的电池管理系统设计 - 全文

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个微处理器控制两个节点，微处理器之间采用BMS内部can总线进行通信。

1.1、LTC6804介绍

单片LTC6804可测量3-12个串联电池的电压，（最少3块是因为需要提供不小于llv的偏置电压）经过堆叠式架构能支持上百1、电池，有很强的可拓展性采用掩埋式齐纳电压基准，内置三阶噪声滤波的增量累加ADC．可以以16位分辨率和优于0.04%的准确度来测量单体电池电压，在对快速模式下，可在290us内测量所有电池，有被动充电平衡功能

1.2、LTC6820介绍

LTC6820可通过单1、双绞线连接在两个隔离器件之间提供隔离式的SPI通信，中间传输的便是两线制的isoSPI链路故可完成MCU的标准四线的SPI到LTC6804的isoSPI链路的转换链路连接采用隔离变压器加双绞线的形式，可实现良好有良好共模抑制和电压隔离能力

isoSPI总线链间路的隔离变压器采用PULSE公司的HX1188NL．每1个包含两路隔离变压器，且包含中心抽头和共模扼流圈。

1.3、温度采集与LTC1380

通过NTC（负温度系数）的热敏电阻偏置电路配合LTC138（X8路MUX）电路实现多路一定精度的温度监控。

具体测温原理为热敏电阻串联一个精度较高的标准电阻，对LTC6804提供的基准电源进行分压，通过MUX电路进行通道选择，经一级比例电路调理，然后输入相应通道进行电压测量最后换算成温度。

2、控制及通信

2.1、STM32F103及CAN总线

控制芯片采用Ⅱ公司的STM32F103．为32位Cortex-M3内核，含有硬件SPI总线，一路支持CAN2.OB的bx-Can模块。

Can模块驱动采用TJA1050芯片，采用标准帧ID，模块采用周期性广播方式广播本模块电压温度信息虽然该BMS模块在硬件上不分主从，但在应用中，支持主从设置，主模块激活以下功能：信息统计汇总，上传整车总线Can总线，并控制相应电池管理系统仪表显示，接受相关参数设置并将其广播通知其他总线模块［仪表部分正在开发，参数设置暂为直接设定）仪表采用普通TFT串行通信液晶屏，主要完成对电压温度信息的显示，并支持用户对一些基本参数比如最高充电电压，过放电压阈值的设定等基本参数设置。

2.2、充电放电及soc

电压测量采用模块累计的方式，便可获得十分准确的总电压，电流采用霍尔式的电流传感器，正负15V供电，测量范围0-200A．输出信号调理后经加法器偏置，转换为正电压，先钳位，再分压，再经stm32进行AD转换，每次上电前对零位进行一定范围内的补偿校准（本电池管理系统设定为初始化期间禁止输出，由于初始化时间很短，对使用无甚影响）。

容量算法采用通用的积分累计算法，结果周期性写入单片机FLASH中存储，保证掉电不丢失，完成累计但数次不完全充放电后，由于累计误差较大，影响使用，故采用每次充满电时，容量复位方式。

3、模块测试

经过对独立节点样板模块的基本功能测试，达到预期设计目的，单电压误差精度在±Smv以内，温度测量误差在±l℃，有待进一步匹配校准双节点见通信正常进行但由于未有足够电池测试，只测试一组另一组测试通信、参数设置、主从应用选择，和温度信息。

综上，本系统可以正常工作，达到相关设计目的。