LTC6802的锂电池组均衡电路设计
动力电池组被广泛应用在电动自行车和混合动力汽车中。电池组在使用中由于单体电池性能的差异而导致整体性能和寿命的下降非常普遍， 通过均衡可以提高电池组能量利用率和使用寿命。
本文设计的均衡电路的基本原理是通过使用专用电池组管理芯片LTC6802-1测量电池组中单体电池电压， 将数据通过SPI总线传送给单片机， 单片机通过决策对均衡电路进行控制。实验表明， 基于LTC6802-1芯片设计的均衡电路， 在电池组使用过程中单体电池的能量一致性得到了明显改善。
本文基于
LTC68021 锂电池组管理芯片设计的电池组均衡电路， 由取电系统、嵌入式处理器、LTC6802-1数据采集及均衡电路四部分构成， 电路框图如图1所示。
图1 基于LTC6802-1设计的均衡电路结构框图
取电系统是均衡电路的供电来源， 电源取自锂电池组， 并提供给低功耗嵌入式处理器与LTC6802-1芯片。嵌入式处理器时均衡电路的核心， 一方面通过SPI接口与LTC6802-1进行通信， 另一方面对获得的数据进行简单的处理。数据采集电路主要由LTC6802-1芯片构成, 该芯片内置了高精度AD 转换器， 结合外部滤波电路可以对锂电池组参数实现精确得采样。LTC6802-1芯片均衡接口的特殊设计， 能够控制外部均衡电路进行工作， 简化了均衡电路。
LTC6802-1最多能够管理12节串联的锂电池组， 以万向电动汽车有限公司生产的WX11 I3215锂电池为例， 单体电池在使用过程中电压在2. 8 3. 8V 变化， 12节WX11 I3215串联的锂电池组在使用过程中电池组总电压的变化范围在33. 6 45. 6V。均衡电路中嵌入式处理器A tmega16L与LTC68021均使用5V 直流电源供电， 因此取电系统的输出电压选择为5V。由于均衡电路中采用的都是低功耗芯片， 取电系统的输出功率选择为5W。基于上述取电系统的宽电压输入的特殊性， 本文中取电系统采用单片开关电源芯片TOPSw itch设计了一种具有输入电压范围宽的开关电源。
嵌入式处理器及SPI接口
本文选用A tme l公司的AVR系列处理器A tmega16L,该芯片具有16kb的在线编程Flash程序存储器、512字节EEPROM、2kb SRAM、32 个通用工作寄存器、32 个通用I/O口， 还具有SPI、USART 等丰富的外设。同时， A tmega16L芯片具有低功耗贴片封装可满足低功耗均衡电路的设计要求， 芯片丰富的内部资源及接口可以完成锂电池组管理系统的各种功能。A tmega16L 通过SPI总线与LTC6802-1进行通信。
LTC6802-1 芯片SPI 工作模式固定为CPHA = 1,CPOL= 1, 字节发送高位在先， 可以支持主机最大SPI移位频率到1MHz。因此， 在A tmega16L的SPI驱动函数编写中SPI外设控制寄存器要有相同的配置。
