多节动力电池检测系统的单片机控制模块
eeskill 2022-09-30

针对动力电池工作参数的监测,保护其安全性和使用寿命的问题,提出基于电池管理芯片 LTC6803 设计一套电池管理系统,利用 LTC6803 和 STC12C54 单片机组成主要的硬件控制电路,通过单片机控制 LTC6803,实现对动力电池单体电压、总电压等参数的检测,并通过串口把数据传输到上位机保存,编写相应实现功能的软件,实现对多节动力电池状态的精确检测,试验结果表明本系统测量总误差小于 0. 25% ,为电池管理的均衡控制、SOC 的估计提供基础数据

针对动力电池工作参数的监测,保护其安全性和使用寿命的问题,提出基于电池管理芯片 LTC6803 设计一套电池管理系统,利用 LTC6803 和 STC12C54 单片机组成主要的硬件控制电路,通过单片机控制 LTC6803,实现对动力电池单体电压、总电压等参数的检测,并通过串口把数据传输到上位机保存,编写相应实现功能的软件,实现对多节动力电池状态的精确检测,试验结果表明本系统测量总误差小于 0. 25% ,为电池管理的均衡控制、SOC 的估计提供基础数据

针对要实现的电池管理的功能和传统技术的缺陷,本系统采用专用的电池管理芯片 LTC6803组成电池管理系统,给出了整个的电池管理系统的结构设计,并给出了各个功能单元的硬件结构设计和软件结构设计,然后对 LTC6803 本地控制单元中电池单体电压检测技术等关键技术进行了相关的研究,并对测量结果进行分析比较,本系统具有结构简单、误差小、可扩展性好、传输速度快等特点

系统工作原理分析

针对电池检测的功能要求,本系统利用电池管理芯片 LTC6803 对电池组工作的电压、总电压等物理参数检测,LTC6803 是具有 12 位 ADC、精准电压源、一个高压输入多路复用电路和串行接口,内部集成电池均衡控制,为电动汽车提供SOC 的估计提供基础参数,系统的原理图如图 1 所示。

本检测系统主要包括供电电源模块、单片机最小系统模块、串口通信模块、无源电池平衡电路模块、电池电压滤波模块、校准和完整电池组测量电路模块、电池组电源去耦模块、隔离式电源供电模块、OLED 液晶显示模块。

系统主要硬件设计电压采集和均衡控制电路设计

动力 电 池 通 过 电 阻 和 电 感 组 成 的 电 路 和LTC6803 的引脚 Cn 相连,在通过 LTC6803 内部集成的高精度的 AD 对电池电压实现检测,达到对电池电压监控的目的,通过单体电池可以得到总的电池电压。均衡控制电路的目的是防止单体电池电压 偏 差 较 大,影响电池的使用寿命。利 用LTC6803 组成的均衡控制电路以两节电池为例( 如图 2 所示) ,LTC6803 的 S 输出端通过电阻和MOS 管相连,LTC6803 通过电池电压检测电路获得电池的电压。当电池电压偏差较大时,LTC6803通过控制 S 端的开断来控制 MOS 的导通,对电压较高的电池进行放电,直到电压在允许的范围,达到均衡的目的

单片机控制模块

本系统采用 STC12C54 作为系统的主控芯片,负责整个系统的现实、通讯、信号处理等工作,本系统的原理图如图 3 所示。为了通信的准确和安全性,LTC6803 的 SPI 接口通过隔离 SPI 和单片机连接,单片机和 LTC6803 按照 SPI 时序进行通信,单片机通过控制 LTC6803 的寄存器,获得动力电池参数,并显示出来,同时通过串口发送到上位机。

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