電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
LTC6803器件面向混合動力/電動車（HEV）、電動車（EV）以及其他高壓、高性能電池系統。LTC6803是一款完整的電池測量IC，蘊含一個12位ADC、一個精確的電壓基準、一個高壓輸入多路復用器和一個串行接口。每個LTC6803都能測量多達12個串聯連接的獨立電池單元。該器件的專有設計使多個LTC6803能串聯疊置，而無需光耦合器或隔離器，從而準許對長串串聯連接電池中的每一節電池進行精確的電壓監視。
LTC6803系列芯片能測量高達12只串聯電池電壓，13ms完成所有電芯電壓測試，整體測量誤差小于0.25%，具有高電磁兼容能力、低功耗的優勢。本文采用倆片LTC6803-3采24只串聯電池電壓。
單片機ATMEGA128利用SpI總線讀取LTC6803-3值采集的24路單體電壓，利用自帶的AD采集電池溫度值，并通過SJA1000將信息以CAN方式上傳給控制板。控制板在接收到采集的數據后進行分解，控制均衡板進行工作。
2.1電壓采集
LTC6803是Linear公司推出的一款電池監視IC，它是LTC6802系列的升級版本。它內置1個12位ADC、1個精準電壓基準。每個LTC6803能夠在輸入共模電壓高達6OV的情況下測量多達l2個串接電池的電壓，而且可把LTC6803進行串行連接或并行連接，進行高電壓范圍的數據采集。每個電池輸入均具有一個相關聯的MOSFET開關，用于對過充電電池進行放電。單片機可以通過SpI總線從LTC6802讀取數據，并控制相應電池輸入的M0SFET的導通和封閉，以實現電芯均衡。
為了保護LTC6803電壓采集引腳，戒備電壓高出最大輸入電壓，在每一個電芯采集輸入端口并聯一個穩壓管，并在每個電壓采集引腳前加阻容濾波電路，從而有效地濾除高頻干擾，保證電壓采集的正確性。
2.1.1穩壓二極管的選擇
由于LTC6803的內部有內置的12V穩壓管。外置的穩壓管需要小于12V，考慮到相鄰電池存在開路的特殊情況出現，提議穩壓管選擇大于2倍的單體電池工作電壓。本文提議選擇在7.5-9V之間。
2.1.2阻容濾波回路的選擇
官方給出的阻容選擇參數如下：
較大的阻容參數具有較好的濾波效果，同時也能夠提高芯片耐浪涌的沖擊能力，但會適當的降低采集精度。如果在干擾較大的惡劣工況使用，提議適當增大阻容濾波中的電阻值。
2.2SpI通信回路
采用數字隔離光耦ADUM3401實現單片機和LTC6803之間的通訊。ADUM3401具有加強的ESD特性，在2Mbps通信速率情況下，功耗為1.4mA/5V。具有4個隔離信號通道（三個輸出一個輸入），采用iCoupler技術實現隔離。ADUM3401的工作電源來自LTC1603的VREG。留意LTC6803的SDO需要進行電阻上拉，否則無法正常工作。還有單片機側多個SpI并聯通信時，SCK、MOSI信號可以復用，其他SS和MISO信號不可以復用。
LTC6803工作的軟件流程圖如下：
LTC6803默認進入待機模式，需要先對芯片進行初始化，然后發送AD啟動命令進行數據采集。需要留意的是LTC6803同LTC6802相比，增加了數據傳輸CRC校驗。
4.1LTC6803的精度探測
由表1數據看出，LTC6803具有較高的精度，在3.8V的測量值時，最大測量誤差為0.449%，雖然高于手冊上面的0.25%精度，但可滿足使用要求。
由表1數據看出，電壓較低時，誤差較大，在0.8V測量時達到0.732%；
由表1數據看出不同芯片之間也存在一定的測量偏差（高12個通道和低12個通道各由一個LTC6803實現
由數據看出，較大的輸入阻抗會導致LTC6803-3萌生較大的誤差。提議實際使用過程中需要留意。
4.3型式實驗
對LTC6803-3采集系統進行高低溫、濕熱、煙霧、振動等型式實驗，實驗結束后LTC6803-3工作正常。證明LTC6803-3具有較高的環境適應性。
本文采用ATMEL公司的ATMEGA128和Linear公司的LTC6803-3芯片設計動力鋰離子電池的監控系統。該監控系統能夠采集24路單體電池的電壓，并能夠通過CAN將數據上傳給控制模塊。經過實際探測，該系統具有電壓精度±20mV的采集精度，系統工作穩定可靠，具有緊要的使用價值。
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