LTC6802在鋰離子電池包均衡電路中的使用

摘要：該文解析了LTC680221芯片在鋰離子電池包均衡電路中的使用，設計的均衡電路以電池電壓為均衡判據，利用LTC680221芯片采集電壓、溫度，Atmega16L單片機通過SpI方式讀取電池包的電壓和溫度值，并進行相應均衡管理和電池包保護。

1、均衡電路工作原理

本文基于LTC680221鋰離子電池包管理芯片設計的電池包均衡電路，由取電系統、嵌入式解決器、LTC680221數據采集及均衡電路四部分構成，電路框圖如圖1所示。

取電系統是均衡電路的供電來源，電源取自鋰離子電池包，并提供給低功耗嵌入式解決器與LTC680221芯片。嵌入式解決器時均衡電路的核心，一方面通過SpI接口與LTC680221進行通信，另一方面對獲得的數據進行簡單的解決。數據采集電路主要由LTC680221芯片構成，該芯片內置了高精度AD轉換器，結合外部濾波電路可以對鋰離子電池包參數實現精確得采樣。LTC680221芯片均衡接口的特殊設計，能夠控制外部均衡電路進行工作，簡化了均衡電路。

1.1取電系統

LTC680221最多能夠管理12節串聯的鋰離子電池包，以萬向電動車有限公司加工的WX11I3215鋰離子電池為例，單體電池在使用過程中電壓在2.83.8V變化，12節WX11I3215串聯的鋰離子電池包在使用過程中電池包總電壓的變化范圍在33.645.6V。均衡電路中嵌入式解決器Atmega16LLTC680221均使用5V直流電源供電，因此取電系統的輸出電壓選擇為5V。由于均衡電路中采用的都是低功耗芯片，取電系統的輸出功率選擇5W。基于上述取電系統的寬電壓輸入的特殊性，本文中取電系統采用單片開關電源芯片TOpSwitch設計了一種具有輸入電壓范圍寬的開關電源。

1.2嵌入式解決器及SpI接口

本文選用Atmel公司的AVR系列解決器Atmega16L，該芯片具有16kb的在線編程Flash程序存儲器、512字節EEpROM、2kbSRAM、32個通用工作寄存器、32個通用I/O口，還具有SpI、USART等豐富的外設。同時，At2mega16L芯片具有低功耗貼片封裝可滿足低功耗均衡電路的設計要求，芯片豐富的內部資源及接口可以完成鋰離子電池包管理系統的各種功能。Atmega16L通過SpI總線與LTC680221進行通信。

LTC680221芯片SpI工作模式固定為CpHA=1，CpOL=1，字節發送高位在先，可以支持主機最大SpI移位頻率到1MHz。因此，在Atmega16L的SpI驅動函數編寫中SpI外設控制寄存器要有相同的配置。

本文設計的均衡電路中Atmega16L通過SpI總線讀取各電池電壓的AD轉換值，然后對電池電壓進行排序，選擇出最高電壓所對應的電池，接著發送指令控制LTC680221對均衡電路進行操作。軟件流程如圖2所示。

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