LTC6803-3在锂电检测系统中的应用

　　LTC6803器件面向混合动力 / 电动汽车 （HEV）、电动汽车 （EV） 以及其他高压、高性能电池系统。LTC6803 是一款完整的电池测量 IC，包含一个 12 位 ADC、一个精确的电压基准、一个高压输入多路复用器和一个串行接口。每个 LTC6803 都能测量多达 12 个串联连接的独立电池单元。该器件的专有设计使多个 LTC6803 能串联叠置，而无需光耦合器或隔离器，从而允许对长串串联连接电池中的每一节电池进行精确的电压监视。

　　LTC6803系列芯片能测量高达12只串联电池电压，13ms完成所有电芯电压检测，整体测量误差小于0.25%，具有高电磁兼容能力、低功耗的优点。本文采用俩片LTC6803-3采24只串联电池电压。

　　一、系统工作原理

　　单片机ATMEGA128利用SPI总线读取LTC6803-3值采集的24路单体电压，利用自带的AD采集电池温度值，并通过SJA1000将信息以CAN方式上传给控制板。控制板在接收到采集的数据后进行分析，控制均衡板进行工作。

　　二、系统硬件设计

　　2.1电压采集

　　LTC6803是Linear公司推出的一款电池监视IC，它是LTC6802系列的升级版本。它内置1个12位ADC、1个精准电压基准。每个LTC6803能够在输入共模电压高达6OV的情况下测量多达l2个串接电池的电压，而且可把LTC6803进行串行连接或并行连接，进行高电压范围的数据采集。每个电池输入均具有一个相关联的MOSFET开关，用于对过充电电池进行放电。单片机可以通过SPI总线从LTC6802读取数据，并控制相应电池输入的M0SFET的导通和关闭，以实现电芯均衡。

　　为了保护LTC6803电压采集引脚，防止电压高出最大输入电压，在每一个电芯采集输入端口并联一个稳压管，并在每个电压采集引脚前加阻容滤波电路，从而有效地滤除高频干扰，保证电压采集的正确性。

　　2.1.1稳压二极管的选择

　　由于LTC6803的内部有内置的12V稳压管。外置的稳压管需要小于12V，考虑到相邻电池存在开路的特殊情况出现，建议稳压管选择大于2倍的单体电池工作电压。本文建议选择在7.5-9V之间。

　　2.1.2阻容滤波回路的选择

　　官方给出的阻容选择参数如下：

　　较大的阻容参数具有较好的滤波效果，同时也能够提高芯片耐浪涌的冲击能力，但会适当的降低采集精度。如果在干扰较大的恶劣工况使用，建议适当增大阻容滤波中的电阻值。

　　2.2SPI通信回路

　　采用数字隔离光耦ADUM3401实现单片机和LTC6803之间的通讯。ADUM3401具有增强的ESD特性，在2Mbps通信速率情况下，功耗为1.4mA/5V。具有4个隔离信号通道（三个输出一个输入），采用iCoupler技术实现隔离。ADUM3401的工作电源来自LTC1603的VREG。注意LTC6803的SDO需要进行电阻上拉，否则无法正常工作。还有单片机侧多个SPI并联通信时，SCK、MOSI信号可以复用，其他SS和MISO信号不可以复用。

　　三、系统软件设计

　　LTC6803工作的软件流程图如下：

　　LTC6803默认进入待机模式，需要先对芯片进行初始化，然后发送AD启动命令进行数据采集。需要注意的是LTC6803同LTC6802相比，增加了数据传输CRC校验。

　　四、测试结果

　　4.1LTC6803的精度测试

　　由表1数据看出，LTC6803具有较高的精度，在3.8V的测量值时，最大测量误差为0.449%，虽然高于手册上面的0.25%精度，但可满足使用要求。

　　由表1数据看出，电压较低时，误差较大，在0.8V测量时达到0.732%；

　　由表1数据看出不同芯片之间也存在一定的测量偏差（高12个通道和低12个通道各由一个LTC6803实现

　　由数据看出，较大的输入阻抗会导致LTC6803-3产生较大的误差。建议实际使用过程中需要注意。

　　4.3型式试验

　　对LTC6803-3采集系统进行高低温、湿热、烟雾、振动等型式试验，试验结束后LTC6803-3工作正常。证明LTC6803-3具有较高的环境适应性。

　　五、结论

　　本文采用ATMEL公司的ATMEGA128和Linear公司的LTC6803-3芯片设计动力锂电池的监控系统。该监控系统能够采集24路单体电池的电压，并能够通过CAN将数据上传给控制模块。经过实际测试，该系统具有电压精度±20mV的采集精度，系统工作稳定可靠，具有重要的应用价值。