基于LTC6802的电池组监控平台的电路设计

　应用美国Linear Technology 公司推出的电池组监控芯片LTC6802，设计了一套可用于锂离子电池组的监控平台。该系统单板可实现对多达12 节串联单体电池的监控，可采用分布式结构实现对更多单体的监控。本系统设计实现的功能包括单体电压采集、单体温度采集、电池组被动均衡以及分布式CAN 通信等。LTC6802 的主要特点在于其电压采集精度高，并具有较高的集成度，在电池应用设备中特别是在纯电动/ 混合动力汽车中具有良好的应用前景。

　　随着环境和能源问题日益严峻，电动汽车及混合动力汽车（EV/HEV）已经成为了当今世界关注的焦点。蓄电池是EV的动力环节，但其单体端电压及容量都较小，比如广泛应用的磷酸铁锂（LiFePO4）电池端电压一般不超过3.65 V，因此常需多单体串并联组合使用来满足车辆的需求［1-3］。对于车载电池包而言，一个功能完备的监控系统是非常必要的。目前国内的电池组监控设备存在两大问题：一是电池电压检测精度不高，二是电池组均衡控制的实现较复杂。针对这些问题，本文应用Linear Technology 公司新推出的电池组监控芯片LTC6802，设计了一套面向锂离子电池组的硬件监控平台。该平台设计实现的功能包括单体电压/ 温度检测、电池组均衡以及分布式CAN 通信等。

　　1 电池组监控芯片LTC6802 简介

　　LTC6802-1 是一款专门用于电池组监控的芯片，每片可以检测多达12 个串联连接的单体电池电压，输入总电压高达60V，可以通过分布式总线结构或直接将芯片串联的方式来实现对更多串联单体电池的电压检测。此外，LTC6802-1 还具有以下特性：

　　（1）具有12 位ADC，电压采集精度高，可达5~8 mV;（2）具有被动均衡功能，可通过片内（或外部扩展的）MOSFET开关对过压的单体进行放电；（3）1 MHz 可与SPI 兼容的串行通信接口；（4）具有较强的抗电磁干扰能力。

　　总的来看，LTC6802 具有较全面的电池组监控功能，芯片集成度高，并具有较高的电压采集精度，主要应用场合除了EV/HEV 以外，还包括高功率便携设备电源管理以及备用电池组系统的监控。

　　2 电池组监控平台设计

　　2.1 电池监控系统整体结构

　　电池组监控平台的整体结构如图1 所示。本平台设计采用分布式CAN 总线结构，首先，LTC6802 用于实现对单体电压的采集以及串联电池组的被动均衡控制；主控芯片负责接收来自LTC6802 的电压采集信息，并对LTC6802 的相关参数进行设置，此外MCU 还用于实现电池包节点温度以及电流的采集；最后MCU 将电池包的组态信息发送到CAN 通信网络。

　　图1 电池组监控平台整体结构

　　2.2 LTC6802 与MCU 的连接电路设计

　　LTC6802 的外围电路及其与微控制器之间的连接电路如图2 所示。本电路中MCU 选取的是Freescale 系列单片机MC9S08DZ60，其主要功能是进行电流和温度采集、接收来自LTC6802 的信息并将电池包组态信息发送到分布式CAN 通信网络中。

　　图2 LTC6802 与MCU 的连接电路

　　LTC6802 可通过其自身与SPI 兼容的串行接口实现与MCU 的通信。对于LTC6802 而言，CSBI 为片选信号；SDO 为串行数据输出；SDI 为串行数据输入；SCKI 为串行时钟输入。