基于STM32和LTC6804的电池管理系统设计

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基于LTC6804的电池参数采集系统设计

基于LTC6804的电池参数采集系统设计

基于LTC6804的电池参数采集系统设计
 摘要:分析目前电池参数采集的方法,提出采用LTC6804 进行电池参数采集的方法。

电池参数采集系统硬件包括LTC6804 单体电池电压检测、NTC 温度检测、LT3990 供电、dsPIC30F 控制部分、通信隔离等。

 1、电池参数采集总体设计
 如图1所示,该电池参数采集系统由电池电压采集模块、温度采集模块、控制模块和通信模块等组成。

采用LTC6804对电池包内的12节单体电压、总电压和5个温度点进行采集,在采集转换结束后通过SPI总线传输到控制芯片dsPIC30F内,控制芯片通过CAN总线将采集到的数据传输到上位机。

上位机根据采集到的数据进行SOC估算,并决定是否进行均衡,是否停止充放电,是否开启安全控制等。

每个控制芯片有不同的CAN标识符,因此当有超过12节电池需要进行参数采集时,可以级联多个该系统以实现目的。


 2、电池参数采集硬件设计
 该系统的核心器件是Linear公司的LTC6804,可以测量多达12个串联电池的电压,并具有低于1.2mV的总测量误差,测量范围为0~5V。

所有12节电池的电压可以在290μs内完成测量,并可以选择较低的数据采集速率以实现高噪声抑制。

基于LTC6804平台的电池管理系统设计

基于LTC6804平台的电池管理系统设计

现 对 电池组 电压 、电流 、温 度 的采 集 ,通 过 串 行 外设 接 口(sPI)实 现 LTC6804芯 片 与 主 控 制 器 的通 讯 。 本 系统 还具 有过 充 电 、过 放 电保 护 功 能 。上位 机基 于 Labview平 台 ,采 用 G语 言 编程 J,采用 控 制 器 局域 网络 (CAN)总线实 现 STM32F103芯 片 与上位 机 的通 讯 ,触摸屏与 主控芯片采用 通用异 步收发 传输 器 (UART)通讯 ,实现信 息的显示 和指 令 的设 置。
基 于 LTC6804平 台 的 电池 管 理 系统 设 计
申彩 英 ,杨思敏 ,李启龙
(1.辽宁工业大学 汽 车与交通工程学 院 ,辽宁 锦州 121001;2.凌海供 电有限责任公 司,辽宁 凌海 121200)
பைடு நூலகம்
摘 要 :锂 电池作 为电动汽 车能量源 ,需要几十 甚至 几百节 电池 以 串联 、并 联组 合来满 足 电动汽 车爬坡 、加 速及续 驶里 程 的需 要 ,因此设计开发 电池管理系统 (BMS)至关重要 。本文 以 STM32F103芯片为主控制器 ,以 LTC6804芯片为单体电池电压采集 芯 片 ,以 Labview平 台为上位机设计 了电动车用 BMS,实 现了对单 体电池 的电压 ,电流和温度 的精准监 测 ,实验结果 表 明本 设 计可靠性高 ,成本低 ,具有较高的实用价值 。
(1.Automobile& Transportation Engineer ing College,Liaoning University of Technology,Jinzhou 121001,China; (2.Linghai Electric Power Suppy Company Limited,Linghai 121200,China;)

基于stm32f105和ltc6804的电池管理系统设计

基于stm32f105和ltc6804的电池管理系统设计
选用LTC6804的26Hz滤波模式:在该模式中,通过 增加过采样率(OSR)将ADC数字滤波器-3dB频率降低 至26Hz[9]。该模式由于其低的-3dB频率的原因也被称为 滤波模式。其准确度类似于具有较低噪声的7kHz(标 准)模式。
2.3 电流检测模块
基于霍尔效应的闭环霍尔电流传感器具有回路可 以实现完全电气隔离、响应时间低于1μs、频率响应范 围为0kHz~100kHz等优点[10]。传感器采用±15V电源供 电,同时发出连接至GPIO引脚的模拟输出,将GPIO1和 GPIO2用作ADC输入[11]。
可知:
(6)
V1
=
Vin R5 + R7
R7
(9)
(7)
流入运放的电流为零,则:
第42卷 第2期 2020-02 【5】
图5 电平移位
V1 = V2
(10)
V3
=
V
2+Vref 2
(11)
V3 = V4 = V5 = Vout
(12)
由式(9)~式(12)可得:
2 硬件设计
锂电池有众多的优势使其在众多电子产品中得到了
广泛的应用。但是电压、电流、温度等因素都会对锂电 池的性能产生影响。并且在电池组中,每一块单体电池 由于工艺原因都会有差异[5],因此电池管理系统中要包 含对每一块单体电池进行采样的电路。
2.1 硬件核心模块 系统采用的STM32F105系列使用高性能的ARM@
以高精度监测单体电池电压。提出了一种开路电压法和修正后的安时积分法结合的SOC估算
方法,来实现对剩余电池电量较为精确的估计。
关键词:电池管理系统;STM32F105;LTC6804;SOC
中图分类号:TM769

基于STM32 的电池管理系统设计

基于STM32 的电池管理系统设计

基于STM32的电池管理系统设计阮超鹏 敖银辉 黄志鹏广东工业大学 机电工程学院 广东省广州市 510006摘 要: 电动汽车电池系统由动力电池组和电池管理系统组成。

为了更好指导整车电池系统的开发,现以一组动力电池为控制对象,基于STM32芯片设计设计一个电池管理系统。

设计过程中根据电池特性和供电需求确定电池管理系统的拓扑结构,通过划分功能模块进行硬件模块电路设计和软件开发,制作一个电池管理系统。

实验证明设计的电池管理系统能够对电池组进行信息采集和处理,通过显示屏反馈数据,并对电池组进行保护,对整车的电池管理系统设计起指导作用。

关键词:电池管理系统 硬件电路设计 功能模块 STM321 引言在当今时代,汽车作为重要的交通工具为人们的出行提供了极大的便利,日益凸显了其重要的作用[1],然而人们在使用传统燃油汽车的过程中会不可避免的产生大量的有害废气。

为了应对环境污染与能源危机带来的问题,选择开发新能源汽车是一条可行的道路。

随着人们社会水平的不断提升,人们越来越重视自然环境的保护。

只有不断的推广新能源汽车,才能够在根本上节能环保[2]。

电动汽车已成为目前汽车市场发展的主流趋势,电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动,而作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带,电池管理系统BMS的重要性不言而喻。

电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动。

作为动力储存系统,动力电池因其能高效地储存和输送能量,在动力储存系统领域发挥着重要地作用[3]。

电动汽车动力电池包是电动汽车的核心部件之一,为整车提供驱动电能,目前电动汽车常用的动力电池主要有铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池。

BMS与动力电池密切相关,不论车辆是在充电还是在正常运行使用,BMS 都需要准确可靠的完成对各单体电池的电流、电压、温度等状态进行实时检测和诊断。

电池管理系统的基本功能主要包括电池状态数据的采集、电池状态检测、各电池组电量的均衡管理、热管理、安全保护等,总体来说可分为检测、管理和保护三大部分[4]。

电动汽车动力锂电池组电源管理系统设计

电动汽车动力锂电池组电源管理系统设计

电动汽车动力锂电池组电源管理系统设计张辉;李艳东;李建军;赵丽娜【摘要】电动汽车的快速发展,对于动力锂电池进行管理是必不可少的.在电池进行充电时,对电池状态的监控及均衡充电可很好地保护电池的寿命和安全.在需要对大量电池进行管理时,可以通过CAN通信将需要监控的电池进行统一管理.为了更好的管理电池,采用了液晶显示器和上位机对电池进行监控.当电池充电发生故障或者电池充满时,通过电压组的均衡来保护电池组,并发出相应的提示信号.在控制设计方面,主控制处理器采用的是DSP处理器,芯片采用的是C语言编程,通信方式运用了SCI、SPI、CAN等传输形式.上位机是在LabVIEW开发平台上进行设计.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)007【总页数】5页(P1407-1411)【关键词】DSP;电池管理;上位机;CAN总线【作者】张辉;李艳东;李建军;赵丽娜【作者单位】齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学理学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】TM912为了缓解全国环境污染问题,纯电动汽车得到了快速的发展。

而纯电动汽车发展的瓶颈之一却又在动力蓄电池方面,这给纯电动汽车在续航、动力和安全方面带来了很多麻烦,在蓄电池技术没有很大改进的前提下,对纯电动汽车提升性能方面目前最有效的方法是对电池的管理,使其在电池寿命、安全、续航等方面得到很大的改善,所以说一个好的电池管理方案对纯电动汽车是至关重要的[1]。

人们很早就对电池的管理开始进行了研究,并且取得了很大的成就。

早在1997年日本青森工业研究中心就开始对BMS的实际应用进行研究,美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测,丰田、本田及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发重点[2-3]。

基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计

基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计

基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计随着对环境保护和汽车技术的不断追求,电动汽车逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。

作为电动汽车的核心组成部分之一,动力电池的管理系统在保证车辆性能和安全的同时起着至关重要的作用。

本文将基于STM32单片机介绍电动汽车动力电池管理系统的设计。

一、电动汽车动力电池管理系统的概述动力电池管理系统是电动汽车控制系统中的一个重要模块,主要用于监测、控制和保护动力电池组。

其主要功能包括电池组的电压、电流、温度的监测与采集,对电池组进行均衡和充放电控制,以及电池过充、过放和过温等异常条件的检测和保护。

二、STM32单片机的选择STM32单片机具有功耗低、性能强大、集成度高等特点,是嵌入式系统设计的理想选择。

在电动汽车动力电池管理系统设计中,STM32单片机可以实现对电池组各种参数的高精度采集与控制,具备良好的可靠性和稳定性。

三、电池组参数的采集与控制1. 电池组电压采集:通过电压分压电路和模数转换器实现对电池组电压的采集,并通过STM32单片机进行精确测量和数据处理。

2. 电池组电流采集:采用电流传感器和模数转换器对电池组电流进行实时监测,实现对电池组的充放电控制。

3. 电池组温度采集:通过温度传感器实时测量电池组温度,并结合STM32单片机的温度补偿功能,对电池组的温度进行精确控制。

4. 电池组均衡控制:根据对电池组电压的监测和比较,通过控制均衡电路,实现对电池组各个单体电池的均衡充放电,从而提高电池组的使用寿命和性能。

四、电池异常状态的监测与保护1. 过充保护:当电池组电压超过设定阈值时,系统会自动切断充电电路,避免电池过度充电造成安全隐患。

2. 过放保护:当电池组电压低于设定阈值时,系统会自动切断负载电路,保护电池组避免过度放电。

3. 过温保护:通过温度传感器实时监测电池组温度,当温度超过设定阈值时,系统会自动采取保护措施,如切断充电和放电电路,保证电池组的安全运行。

基于STM32的LTC6804驱动代码解析

基于STM32的LTC6804驱动代码解析

基于STM32的LTC6804驱动代码解析 在上次项⽬中⽤到了LTC6804这块⽚⼦,初次使⽤它的采集精度确实令我惊讶到了,设备⽤于监测2V的铅酸电池组,硬件上⼏乎没有加任何滤波,直接读取数据就能达到3mv以下的精度,⽚⼦真的很好⽤。

下⾯总结⼀下⾃⼰的使⽤⼼得。

------------------------------------------------------------------------------------------------ LTC6804是⼀款专门⽤来做多节电池电池组的监测芯⽚,最⾼可监测12节电池,官⽅误差是低于1.2mv,12 个通道的最快采样速度可以达到290us。

芯⽚分为两种型号,6804-1和6804-2,区别在于,6804-1采⽤级联的形式(级联控制),6804-2采⽤并联形式(分开控制)。

除开硬件连接之外,这两种型号的操作都是⼤同⼩异,基本可以视为⼀样,本⽂以6804-1为例进⾏讲解。

原理图和⼿册中的推荐⼀样,就不贴出来了,MCU与芯⽚的通信⽅式采⽤四线SPI,这种通信⽅式很常见,各种MCU的驱动也好找。

(看了数据⼿册,芯⽚似乎还⽀持IIC和2线通信,不过我没有⽤) 下载下来的代码是C++⽂件,不能直接在STM32上使⽤,需要进⾏⼀些修改。

⾸先修改后缀名,改成C⽂件,然后打开LTC6804.c⽂件。

第⼀步进⾏驱动的移植:void spi_write_array(uint8_t len, // Option: Number of bytes to be written on the SPI portuint8_t data[] //Array of bytes to be written on the SPI port){uint8_t i;for(i = 0; i < len; i++){SPI2_Send_byte((int8_t)data[i]);}}void spi_write_read(uint8_t tx_Data[],//array of data to be written on SPI portuint8_t tx_len, //length of the tx data arryuint8_t *rx_data,//Input: array that will store the data read by the SPI portuint8_t rx_len //Option: number of bytes to be read from the SPI port){uint8_t i;for(i = 0; i < tx_len; i++){SPI2_Send_byte(tx_Data[i]);}for(i = 0; i < rx_len; i++){rx_data[i] = (uint8_t)SPI2_Receive_byte();}}只需要把⾃⼰的SPI驱动替换上去就可以了。

LTC6803—4在超级电容器组管理系统中的应用

LTC6803—4在超级电容器组管理系统中的应用

LTC6803—4在超级电容器组管理系统中的应用在传统的能量供应系统中,电池作为主要的储能单元被广泛使用。

随着科学技术的发展和保护环境的需求,超级电容器因其容量大、寿命长、放电速度快、工作温度范围宽、可以串并联使用等优点而备受关注。

在混合动力汽车能量供应系统中,电池储能系统存在着诸如低温特性不好,在恶劣环境下的寿命低,很难做到释放大电流等缺陷。

而超级电容器恰恰具备上述优势,不仅可以提供短时间的高功率脉冲,而且还具有优良的低温性质、较高的寿命和极好的内阻特性。

因此超级电容器在混合动力汽车上得到广泛的应用。

针对超级电容器在串联使用过程中存在的单体电压差异大而导致超级电容器组的储能效率降低和加速老化的问题,提出了一种应用电池组监控芯片LTC6803-4的超级电容器组管理系统,实现超级电容器组的单体电压、温度监测和电压均衡等功能。

实验结果表明,该方法检测精度高,速度快,功耗低,可对串联超级电容器组进行有效的监控和管理。

超级电容器与其他电化学蓄电池相比,在充放电过程中不发生化学反应,具有充放电速度快、功率密度大、工作温度范围宽、循环使用寿命长等特点,可应用于微电网、电动公交等领域。

由于超级电容器的单体额定电压低于3 V,多数应用中需要串联构成超级电容器组。

受到容量偏差、漏电流及等效串联电阻(ESR)等因素的影响,在循环使用中各个超级电容器单体电压差会增大,如果不采取必要的均衡和管理措施,会导致超级电容器组的储能效率降低,影响超级电容器的寿命[2]。

因此,有必要研制一种高性能的超级电容器组管理系统,监测超级电容器组的单体电压和温度,并进行电压均衡控制。

目前的管理系统设计中常采用高精度A/D转换器和多通道模拟开关或光耦继电器等电路实现。

LTC6803-4是凌力尔特(LTC)公司的第二代电池组监控芯片,内置一个12位高速A/D 转换器,能够测量多达12节串联电池组的电压和温度,可测量5 V以下单节电池电压和温度,最大总测量误差小于5 mV[5]。

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2018 年 第 10 期
ห้องสมุดไป่ตู้仪表技术与传感器
Instrument Technique and Sensor
2018 No������ 10
基于 STM32 和 LTC6804 的电池管理系统设计
谢冬雪,唐祯安,蔡 泓,黄伟奇
( 大连理工大学电子科学与技术学院,辽宁大连 116024)
64
Instrument Technique and Sensor
Oct������ 2018
图 1 系统整体结构设计框图
2 硬件设计 2.1 主控板硬件设计
主控板的微控制器采用基于 ARM 的 32 位 Cortex- M4 内 核 的 芯 片 STM32F429IGT6, 该 芯 片 的 主 频 为 180 MHz,具有 3 个 12 位 ADC 以及 140 个通用 I / O 口等 配置,有强大的数据处理能力,较好的稳定性及较强的抗 干扰能力,可完全满足汽车级微处理器的相关要求。 2.1.1 电流采集电路
Abstract:A battery management system based on STM32 and LTC6804 was designed with the master slaver topological structure.Two boards communicated with the SPI,cooperating with current,voltage,temperature acquisition circuit,and equaliza⁃ tion circuit,etc,to realize the management of the 12 string of lithium⁃ion battery pack,and prolong the service life of the battery pack.At the same time,the upper computer monitoring interface was written with LabVIEW,which can display the data collected by the battery management system in real time,and save the historical data for the further processing and analysis.Experiments show that the BMS has high precision,which shows the practicability and effectiveness of the system. Keywords:battery management system;STM32;LTC6804;LabVIEW
摘要:采用“ 主从式” 的拓扑结构,设计了一种以 STM32 和 LTC6804 为核心的电池管理系统。 两板 间通过 SPI 进行通信,配合电流、电压、温度采集电路、均衡电路等,实现对 12 串锂电池组的管理,延长 电池组使用寿命;同时用 LabVIEW 编写了上位机监控界面,可对电池管理系统采集的数据进行实时显 示,对历史数据进行保存,以便后续的处理及分析。 实验证明该管理系统有较高的精度,表明该系统的 实用性和有效性。 关键词:电池管理系统;STM32;LTC6804;LabVIEW 中图分类号:U496 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2018)10-0063-05
而现有的动力电池单体一般采取多组串并联使 用,需要管理的电池数量也更加庞大,成组后的电池 由于在初始容量、自放电率、内阻等方面存在不一致 性,严重影响其使用效果[3] ,并且可能存在安全隐患, 例如,过热或电流过大引发电池爆炸或着火,危及人 身安全[4-5] 。 因此为其配备相应的电池管理系统至关 重要[6] ,一方面可将电池组的性能发挥到最佳状态, 安全隐患降到最低,使电动汽车的动力性能达到最佳
Design of Battery Management System Based on STM32 and LTC6804
XIE Dong⁃xue,TANG Zhen⁃an,CAI Hong,HUANG Wei⁃qi
( College of Electronic Science and Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)
基金项目:国家自然科学基金项目( 61131004,61274076) 收稿日期:2017-09-01
水平;另一方面可改善电池组的使用环境、健康状态, 降低电池更换和维护的成本,延长电池使用寿命,增 加汽车的续驶里程。 1 系统整体结构设计
本系统以 12 节锂电池串联而成的电池组作为管 理对象,采用“ 主从式” 的拓扑结构对系统进行设计, 该拓扑结构相比于“分布式” 结构节约了成本,相比于 “集中式”结构减轻了主控制器的工作负担。 其系统 的整体结构设计如图 1 所示。 该系统由主控板和采集 板 2 个模块构成,两板间通过 SPI 进行数据交换。 主 控板主要由微控制器( MCU) 、电流采集电路、供电电 路、蜂鸣报警电路、数据存储电路、环境温度测量电路 组成,通过 USB 转串口和 PC 上位机进行通信;该模块 主要完成对采集的数据进行汇总和处理,并对处理后 的数据进行显示和存储,判断电池的状态,估算电池 的荷电状态( state of charge,SOC) ,若检测到故障或发 生危险立即报警。 采集板主要由电池组监测 IC、单体 电压采集电路、均衡电路、温度采集电路、隔离供电电 路组成,主要完成对单体电池电压、测量点温度的采 集,同时进行均衡管理等功能。
0 引言 近年来,环境污染和能源危机已成为世界各国所
面临的两大难题[1] 。 开发低污染的新能源汽车是汽 车工业的必然趋势,电动汽车作为新能源汽车之一, 由于其能耗低、污染小、能源利用多样化、能源可再生 等优势,引起了国际社会的高度关注[2] 。 锂电池由于 具备高输出、高比能量、工作温度范围宽、高比功率以 及平稳放电性等优点已成为未来最具发展潜力的二 次电池,也被看作是电动汽车动力电池的不二选择。
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