引言

環(huán)境污染和能源緊缺使得新能源大力發(fā)展，為了合理高效利用新能源發(fā)電，電池儲(chǔ)能得到應(yīng)用。電池管理系統(tǒng)(BMS)是儲(chǔ)能電池應(yīng)用的保障，監(jiān)控電池電壓，估算電池荷電狀態(tài)，給出電池運(yùn)行時(shí)間建議等。

早期的BMS主要由分散元件組成，功能比較單一，主要完成整組電池電壓和電流的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度不高，完成整組電池的過壓過流保護(hù)等功能[1]。電路較復(fù)雜，擴(kuò)展性差，不能應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)。文章以LTC6804為核心，設(shè)計(jì)具有均衡、電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警功能的儲(chǔ)能電池BMS。

1、LTC6804功能簡(jiǎn)介

LTC6804是凌特公司的第三代多節(jié)電池監(jiān)測(cè)芯片，可同時(shí)在線測(cè)量12節(jié)串聯(lián)連接的電池組(也可測(cè)量低于12節(jié)電池的串聯(lián)連接電池組，串聯(lián)電池電壓總和大于11V)，單節(jié)電池最高電壓為8V，串聯(lián)電壓最高為75V，測(cè)量最大誤差為1.5mV，所有電池可在290微秒內(nèi)測(cè)完。

LTC6804具有isoSPI通信接口，多個(gè)LTC6804可以通過isoSPI串聯(lián)通信，連接到控制芯片。也可以對(duì)每個(gè)LTC6804單獨(dú)尋址，采用并聯(lián)方式管理多個(gè)LTC6804。采用雙絞線通信時(shí)，通信距離達(dá)百米。

LTC6804內(nèi)部集成均衡電路，直接控制外部開關(guān)管對(duì)電池進(jìn)行放電操作。具有5個(gè)通用數(shù)字輸入輸出接口，可以作為傳感器的輸入端，也可以配置為通信接口。睡眠狀態(tài)時(shí)，LTC6804僅消耗4uA電流。

LTC6804內(nèi)部集成具有頻率可編程三階噪聲濾波器的16位增量累加型ADC，用于測(cè)量電池電壓。此外，LTC6804內(nèi)部還集成輔助ADC，通用輸入輸出引腳可配置為輔助ADC的輸入引腳。將熱敏電阻輸出的電壓量輸入到ADC端口，可以完成溫度測(cè)量。將霍爾電流傳感器的輸入接入ADC端口，可以完成電池組電流的測(cè)量。

2、LTC6804外圍電路設(shè)計(jì)

LTC6804外圍電路主要包括電源電路，ADC基準(zhǔn)電路，通信電路，通用輸入輸出電路，看門狗電路和電壓測(cè)量電路等，硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。LTC6804電源取自電池組兩端，避免了單獨(dú)供電電源的設(shè)計(jì)。

當(dāng)電池不均衡時(shí)，需要根據(jù)電池電壓進(jìn)行充電或者放電。充電電源由電池組提供，電池組隔離后變?yōu)殡娏髟?，?duì)電壓低的電池進(jìn)行充電。電壓高的電池采用放電進(jìn)行均衡處理，用LTC6804集成的放電控制功能。為了增大放電電流，外部增加放電MOSFET，采用恩智浦公司的低電壓等級(jí)MOSFET，在柵極和源極電壓等級(jí)較低的情況下也可實(shí)現(xiàn)放電功能，如圖2所示。

3、LTC6804工作狀態(tài)

LTC6804的操作分為兩個(gè)獨(dú)立部分，內(nèi)核操作和isoSPI操作。內(nèi)核狀態(tài)包含休眠狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、參考電壓?jiǎn)?dòng)狀態(tài)和測(cè)量狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換過程如圖3所示。isoSPI包含空閑狀態(tài)、準(zhǔn)備狀態(tài)和激活狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換過程如圖4所示。

4、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用LTC6804設(shè)計(jì)BMS，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，縮短設(shè)計(jì)周期，增加BMS功能。文章基于LTC6804的BMS應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)，得到了很好的電壓采集結(jié)果，運(yùn)行穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求。