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，電池儲能得到應(yīng)用。電池管理系統(tǒng)(BMS)是儲能電池應(yīng)用的保障，監(jiān)控電池電壓，估算電池荷電狀態(tài)，給出電池運行時間建議等。

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，監(jiān)測精度不高，完成整組電池的過壓過流保護等功能[1]。電路較復雜，擴展性差，不能應(yīng)用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)。文章以LTC6804為核心，設(shè)計具有均衡、電池狀態(tài)監(jiān)測和故障報警功能的儲能電池BMS。

1、LTC6804功能簡介

LTC6804是凌特公司的第三代多節(jié)電池監(jiān)測芯片，可同時在線測量12節(jié)串聯(lián)連接的電池組(也可測量低于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，測量最大誤差為1.5mV，所有電池可在290微秒內(nèi)測完。

LTC6804具有isoSPI通信接口，多個LTC6804可以通過isoSPI串聯(lián)通信，連接到控制芯片。也可以對每個LTC6804單獨尋址，采用并聯(lián)方式管理多個LTC6804。采用雙絞線通信時，通信距離達百米。

LTC6804內(nèi)部集成均衡電路，直接控制外部開關(guān)管對電池進行放電操作。具有5個通用數(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，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量。

2、LTC6804外圍電路設(shè)計

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

當電池不均衡時，需要根據(jù)電池電壓進行充電或者放電。充電電源由電池組提供，電池組隔離后變?yōu)殡娏髟?，對電壓低的電池進行充電。電壓高的電池采用放電進行均衡處理，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MOSFET，在柵極和源極電壓等級較低的情況下也可實現(xiàn)放電功能，如圖2所示。

3、LTC6804工作狀態(tài)

LTC6804的操作分為兩個獨立部分，內(nèi)核操作和isoSPI操作。內(nèi)核狀態(tài)包含休眠狀態(tài)、待機狀態(tài)、參考電壓啟動狀態(tài)和測量狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換過程如圖3所示。isoSPI包含空閑狀態(tài)、準備狀態(tài)和激活狀態(tài)，其轉(zhuǎn)換過程如圖4所示。

4、結(jié)束語

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