LTC6802在锂离子电池包均衡电路中的使用

摘要：该文解析了LTC680221芯片在锂离子电池包均衡电路中的使用，设计的均衡电路以电池电压为均衡判据，利用LTC680221芯片采集电压、温度，Atmega16L单片机通过SpI方式读取电池包的电压和温度值，并进行相应均衡管理和电池包保护。

1、均衡电路工作原理

本文基于LTC680221锂离子电池包管理芯片设计的电池包均衡电路，由取电系统、嵌入式解决器、LTC680221数据采集及均衡电路四部分构成，电路框图如图1所示。

取电系统是均衡电路的供电来源，电源取自锂离子电池包，并提供给低功耗嵌入式解决器与LTC680221芯片。嵌入式解决器时均衡电路的核心，一方面通过SpI接口与LTC680221进行通信，另一方面对获得的数据进行简单的解决。数据采集电路主要由LTC680221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离子电池包参数实现精确得采样。LTC680221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。

1.1取电系统

LTC680221最多能够管理12节串联的锂离子电池包，以万向电动车有限公司加工的WX11I3215锂离子电池为例，单体电池在使用过程中电压在2.83.8V变化，12节WX11I3215串联的锂离子电池包在使用过程中电池包总电压的变化范围在33.645.6V。均衡电路中嵌入式解决器Atmega16LLTC680221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TOpSwitch设计了一种具有输入电压范围宽的开关电源。

1.2嵌入式解决器及SpI接口

本文选用Atmel公司的AVR系列解决器Atmega16L，该芯片具有16kb的在线编程Flash程序存储器、512字节EEpROM、2kbSRAM、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，At2mega16L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离子电池包管理系统的各种功能。Atmega16L通过SpI总线与LTC680221进行通信。

LTC680221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Atmega16L的SpI驱动函数编写中SpI外设控制寄存器要有相同的配置。

本文设计的均衡电路中Atmega16L通过SpI总线读取各电池电压的AD转换值，然后对电池电压进行排序，选择出最高电压所对应的电池，接着发送指令控制LTC680221对均衡电路进行操作。软件流程如图2所示。

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