1、電池參數采集總體設計

如圖1所示，該電池參數采集系統由電池電壓采集模塊、溫度采集模塊、控制模塊和通信模塊等組成。采用LTC6804對電池包內的12節單體電壓、總電壓和5個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行采集，在采集轉換結束后通過(guò)SPI總線(xiàn)傳輸到控制芯片dsPIC30F內，控制芯片通過(guò)CAN總線(xiàn)將采集到的數據傳輸到上位機。上位機根據采集到的數據進(jìn)行SOC估算，并決定是否進(jìn)行均衡，是否停止充放電，是否開(kāi)啟安 全控制等。每個(gè)控制芯片有不同的CAN標識符，因此當有超過(guò)12節電池需要進(jìn)行參數采集時(shí)，可以級聯(lián)多個(gè)該系統以實(shí)現目的。

2、電池參數采集硬件設計

該系統的核心器件是Linear公司的LTC6804，可以測量多達12個(gè)串聯(lián)電池的電壓，并具有低于1．2mV的總測量誤差，測量范圍為0～5V。所有12節電池的電壓可以在290μs內完成測量，并可以選擇較低的數據采集速率以實(shí)現高噪聲抑制。

LTC6804提供ISOSPI和SPI兩種通信模式，zui大通信速率為1Mbps。硬件電路如圖2所示。

2.11LTC6804供電

LTC6804通過(guò)V＋和Vreg兩個(gè)引腳供電。V＋通過(guò)一個(gè)RC低通濾波器（100Ω／100nF）連接到12電池的zui高電位。Vreg引腳提供所需的大部分功率，應施加5±0．5V的電壓?？筛鶕D3為Vreg進(jìn)行供電，該供電模式器件簡(jiǎn)單，容易實(shí)現。LTC6804有休眠、待命、測試等狀態(tài)，通過(guò)不同狀態(tài)的切換達到完成測量節省功耗的目的。當LTC6804處于休眠狀態(tài)時(shí)，DRIVE引腳無(wú)輸出，此時(shí)Vreg引腳為低電平。由于該系統需要為通信隔離器ADUM1411供電，需要Vreg一直處于供電的狀態(tài)，因此選用LT3990輸出穩定的5V電壓供給Vreg和ADUM1411。LT3990供電原理圖如圖4

2.2單體電壓檢測

如圖2所示，將串聯(lián)的12節單體電池分別接入CIN＿0到CIN＿12。LTC6804內部AD具有27kHz、14kHz、7kHz、3kHz、2kHz、26Hz6種模式?？紤]到ADC的轉換速度、分辨率和總測量誤差，選用標準7kHz的速率。LTC6804內部的ADC具有一個(gè)－0．82V至5．73V的近似范圍，復讀數被取整至0V，LSB代表100uV。因此，一個(gè)0x4000的讀數表示1．024V。當AD轉換完成后，通過(guò)SPI總線(xiàn)將數據傳給MCU。LTC6804的SPI接口作為從設備，與MCU之間采用磁耦隔離，減少電池側對數字電路的影響。

2.3總電壓檢測

LTC6804的測量?jì)炔科骷担ˋDSTAT）命令是用于測量電池電壓總和、內部芯片溫度、模擬電源和數字電源四個(gè)參數的命令。在測量電池電壓總和時(shí)，將C12和C0之間的電壓衰減20倍，然后進(jìn)行采集。

因此：

V實(shí)＝DATA&TImes;20&TImes;100μV（1）

式（1）中，V實(shí)為實(shí)際總電壓，DATA為ADC轉換后的數值。

2.4溫度檢測

LTC6804的5個(gè)GPIO口可以作為模擬輸入口，與C口具有相同的電壓范圍和ADC分辨率。LTC6804的VREF2引腳專(zhuān)為溫度檢測所需的電流而設計，標稱(chēng)值為3V。采用NTC進(jìn)行溫度檢測，電路圖如圖5。電池包內的5個(gè)NTC在25℃時(shí)精度為1％、阻值為10kΩ。偏置電阻的選擇根據NTC決定，選用精度為1％的10kΩ的電阻作為偏置電阻。因此，在25℃時(shí)GPIO口電壓為1．5V。在每個(gè)采樣點(diǎn)添加一個(gè)0．1F的瓷片電容，濾除高頻干擾，提高采樣精度。