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。

LTC6804提供ISOSPI和SPI两种通信模式，最大通信速率为1Mbps。硬件电路如图2所示。

2.11LTC6804供电

LTC6804通过V＋和Vreg两个引脚供电。V＋通过一个RC低通滤波器（100Ω／100nF）连接到12电池的最高电位。Vreg引脚提供所需的大部分功率，应施加5±0．5V的电压。可根据图3为Vreg进行供电，该供电模式器件简单，容易实现。LTC6804有休眠、待命、测试等状态，通过不同状态的切换达到完成测量节省功耗的目的。当LTC6804处于休眠状态时，DRIVE引脚无输出，此时Vreg引脚为低电平。由于该系统需要为通信隔离器ADUM1411供电，需要Vreg一直处于供电的状态，因此选用LT3990输出稳定的5V电压供给Vreg和ADUM1411。LT3990供电原理图如图4

2.2单体电压检测

如图2所示，将串联的12节单体电池分别接入CIN＿0到CIN＿12。LTC6804内部AD具有27kHz、14kHz、7kHz、3kHz、2kHz、26Hz6种模式。考虑到ADC的转换速度、分辨率和总测量误差，选用标准7kHz的速率。LTC6804内部的ADC具有一个－0．82V至5．73V的近似范围，复读数被取整至0V，LSB代表100uV。因此，一个0x4000的读数表示1．024V。当AD转换完成后，通过SPI总线将数据传给MCU。LTC6804的SPI接口作为从设备，与MCU之间采用磁耦隔离，减少电池侧对数字电路的影响。

2.3总电压检测

LTC6804的测量内部器件参数（ADSTAT）命令是用于测量电池电压总和、内部芯片温度、interwetten与威廉的赔率体系 电源和数字电源四个参数的命令。在测量电池电压总和时，将C12和C0之间的电压衰减20倍，然后进行采集。

因此：

V实＝DATA×20×100μV（1）

式（1）中，V实为实际总电压，DATA为ADC转换后的数值。

2.4温度检测

LTC6804的5个GPIO口可以作为模拟输入口，与C口具有相同的电压范围和ADC分辨率。LTC6804的VREF2引脚专为温度检测所需的电流而设计，标称值为3V。采用NTC进行温度检测，电路图如图5。电池包内的5个NTC在25℃时精度为1％、阻值为10kΩ。偏置电阻的选择根据NTC决定，选用精度为1％的10kΩ的电阻作为偏置电阻。因此，在25℃时GPIO口电压为1．5V。在每个采样点添加一个0．1F的瓷片电容，滤除高频干扰，提高采样精度。