基于LTC6802的鋰電池組均衡電路設(shè)計(jì)

    在新能源汽車廣泛應(yīng)用的今天，動(dòng)力電池組在電動(dòng)自行車和混合動(dòng)力汽車中頻繁出現(xiàn)。電池組在使用中由于單體電池性能的差異而導(dǎo)致整體性能和壽命的下降非常普遍，通過(guò)均衡可以提高電池組能量利用率和使用壽命。

    本文設(shè)計(jì)的均衡電路的基本原理是通過(guò)使用專用電池組管理芯片LTC6802-1測(cè)量電池組中單體電池電壓，將數(shù)據(jù)通過(guò)SPI總線傳送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)決策對(duì)均衡電路進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)表明，基于LTC6802-1芯片設(shè)計(jì)的均衡電路，在電池組使用過(guò)程中單體電池的能量一致性得到了明顯改善。

    1 均衡電路工作原理

    本文基于LTC68021鋰電池組管理芯片設(shè)計(jì)的電池組均衡電路，由取電系統(tǒng)、嵌入式處理器、LTC6802-1數(shù)據(jù)采集及均衡電路四部分構(gòu)成，電路框圖如圖1所示。

圖1 基于LTC6802-1設(shè)計(jì)的均衡電路結(jié)構(gòu)框圖

    取電系統(tǒng)是均衡電路的供電來(lái)源，電源取自鋰電池組，并提供給低功耗嵌入式處理器與LTC6802-1芯片。嵌入式處理器時(shí)均衡電路的核心，一方面通過(guò)SPI接口與LTC6802-1進(jìn)行通信，另一方面對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理。數(shù)據(jù)采集電路主要由LTC6802-1芯片構(gòu)成，該芯片內(nèi)置了高精度AD轉(zhuǎn)換器，結(jié)合外部濾波電路可以對(duì)鋰電池組參數(shù)實(shí)現(xiàn)精確得采樣。LTC6802-1芯片均衡接口的特殊設(shè)計(jì)，能夠控制外部均衡電路進(jìn)行工作，簡(jiǎn)化了均衡電路。

    1.1 取電系統(tǒng)

    LTC6802-1最多能夠管理12節(jié)串聯(lián)的鋰電池組，以萬(wàn)向電動(dòng)汽車有限公司生產(chǎn)的WX11 I3215鋰電池為例，單體電池在使用過(guò)程中電壓在2.8 3.8V變化，12節(jié)WX11 I3215串聯(lián)的鋰電池組在使用過(guò)程中電池組總電壓的變化范圍在33.6 45.6V。均衡電路中嵌入式處理器A tmega16L與LTC68021均使用5V直流電源供電，因此取電系統(tǒng)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(tǒng)的輸出功率選擇為5W。基于上述取電系統(tǒng)的寬電壓輸入的特殊性，本文中取電系統(tǒng)采用單片開關(guān)電源芯片TOPSw itch設(shè)計(jì)了一種具有輸入電壓范圍寬的開關(guān)電源。