LTC6802在鋰電池組均衡電路中的應用

　　摘要：該文介紹了LTC680221芯片在鋰電池組均衡電路中的應用，設計的均衡電路以電池電壓為均衡判據，利用LTC680221芯片采集電壓、溫度，Atmega16L單片機通過SPI方式讀取電池組的電壓和溫度值，并進行相應均衡管理和電池組保護。

　　1、均衡電路工作原理

　　本文基于LTC680221鋰電池組管理芯片設計的電池組均衡電路，由取電系統、嵌入式處理器、LTC680221數據采集及均衡電路四部分構成，電路框圖如圖1所示。

　　取電系統是均衡電路的供電來源，電源取自鋰電池組，并提供給低功耗嵌入式處理器與LTC680221芯片。嵌入式處理器時均衡電路的核心，一方面通過SPI接口與LTC680221進行通信，另一方面對獲得的數據進行簡單的處理。數據采集電路主要由LTC680221芯片構成，該芯片內置了高精度AD轉換器，結合外部濾波電路可以對鋰電池組參數實現精確得采樣。LTC680221芯片均衡接口的特殊設計，能夠控制外部均衡電路進行工作，簡化了均衡電路。

　　1.1取電系統

　　LTC680221最多能夠管理12節串聯的鋰電池組，以萬向電動汽車有限公司生產的WX11I3215鋰電池為例，單體電池在使用過程中電壓在2.8—3.8V變化，12節WX11I3215串聯的鋰電池組在使用過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Atmega16LLTC680221均使用5V直流電源供電，因此取電系統的輸出電壓選擇為5V。由于均衡電路中采用的都是低功耗芯片，取電系統的輸出功率選擇5W?；谏鲜鋈‰娤到y的寬電壓輸入的特殊性，本文中取電系統采用單片開關電源芯片TOPSwitch設計了一種具有輸入電壓范圍寬的開關電源。

　　1.2嵌入式處理器及SPI接口

　　本文選用Atmel公司的AVR系列處理器Atmega16L，該芯片具有16kb的在線編程Flash程序存儲器、512字節EEPROM、2kbSRAM、32個通用工作寄存器、32個通用I/O口，還具有SPI、USART等豐富的外設。同時，At2mega16L芯片具有低功耗貼片封裝可滿足低功耗均衡電路的設計要求，芯片豐富的內部資源及接口可以完成鋰電池組管理系統的各種功能。Atmega16L通過SPI總線與LTC680221進行通信。

　　LTC680221芯片SPI工作模式固定為CPHA=1，CPOL=1，字節發送高位在先，可以支持主機最大SPI移位頻率到1MHz。因此，在Atmega16L的SPI驅動函數編寫中SPI外設控制寄存器要有相同的配置。

　　本文設計的均衡電路中Atmega16L通過SPI總線讀取各電池電壓的AD轉換值，然后對電池電壓進行排序，選擇出最高電壓所對應的電池，接著發送指令控制LTC680221對均衡電路進行操作。軟件流程如圖2所示。