FSEC自制BMS第一步：從零開發(fā)使用LTC6804采集電池電壓

LTC6811特性

LTC6811 是 LTC6804 的引腳兼容型升級(jí)器件，LTC6804官方已經(jīng)不推薦選用
可測(cè)量多達(dá) 12 節(jié)串聯(lián)電池
1.2mV 最大總測(cè)量誤差
可堆疊式架構(gòu)能支持幾百個(gè)電池
內(nèi)置 isoSPI? 接口
可在 290μs 內(nèi)完成系統(tǒng)中所有電池的測(cè)量
采用可編程定時(shí)器的被動(dòng)電池電荷平衡

LTC6813特性

可測(cè)量多達(dá)18個(gè)串聯(lián)電池的電壓
2.2mV最大總測(cè)量誤差
其他的特性跟LTC6811 相同

LTC6811 引腳和典型應(yīng)用

C0 至 C12：電池輸入。
S1 至 S12：平衡輸入 / 輸出。在 S(n) 和 C(n – 1) 之間連接了 12 個(gè) N-MOSFET，用于對(duì)電池進(jìn)行放電。
V+：正電源引腳。接到電池組正極。
V–：負(fù)電源引腳。接到電池組的負(fù)極。所有 V– 引腳必須在 IC 的外部短接在一起。
VREF2：經(jīng)過(guò)緩沖的第二基準(zhǔn)電壓，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè) 10k 熱敏電阻。采用一個(gè)外部 1μF 電容器進(jìn)行旁路。
VREF1：ADC 基準(zhǔn)電壓。採(cǎi)用一個(gè)外部 1μF 電容器進(jìn)行旁路。不得給該引腳添加 DC 負(fù)荷。
GPIO[1:5]：通用 I/O?？捎米鲾?shù)字輸入或數(shù)字輸出，或者用作具有一個(gè)從 V– 至 5V 之測(cè)量范圍的模擬輸入。GPIO[3:5] 可用作一個(gè) I2C 或 SPI 端口。
SWTEN：軟件定時(shí)器啟用。把該引腳連接至 VREG 以使能軟件定時(shí)器。不使用就接地。
DRIVE：將一個(gè) NPN 的基極連接至該引腳。把該 NPN 的集電極連接至 V+，發(fā)射極連接至 VREG。
VREG：5V 穩(wěn)壓器輸入。采用一個(gè)外部 1μF 電容器進(jìn)行旁路。
ISOMD：串行接口模式。把 ISOMD 連接至 VREG 即可針對(duì)兩線式隔離型接口 (isoSPI) 模式來(lái)配置 LTC6811 的引腳 41 至 44。而將 ISOMD 連接至 V– 則可針對(duì)四線式 SPI 模式來(lái)配置 LTC6811。
WDT：看門狗定時(shí)器輸出引腳。該引腳是一個(gè)漏極開路 NMOS 數(shù)字輸出。其可被置于不連接狀態(tài)或通過(guò)一個(gè) 1M 電阻器連接至 VREG。如果 LTC6811 在 2 秒之內(nèi)未接到一個(gè)喚醒信號(hào) (見(jiàn)圖 21)，則看門狗定時(shí)器電路將復(fù)位LTC6811并且WDT引腳變成高阻態(tài)。
ICMP：隔離式接口比較器電壓門限設(shè)定。比較器門限被設(shè)定為 ICMP 引腳電壓的 1/2。
IBIAS：隔離式接口電流偏置。當(dāng)器件被使能時(shí)，該引腳的電壓大約為 2V。當(dāng)發(fā)送脈沖時(shí)，IP 和 IM 引腳上的電流設(shè)定為 IBIAS 到 GND 電流的 20 倍。

CSB、SCK、SDI、SDO：四線式串行外設(shè)接口 (SPI)。低電平有效芯片選擇 (CSB)、串行時(shí)鐘 (SCK) 和串行數(shù)據(jù)輸入 (SDI) 是數(shù)字輸入。串行數(shù)據(jù)輸出 (SDO) 是一個(gè)漏極開路 NMOS 輸出引腳。SDO 需要一個(gè) 5k 上拉電阻器。

串聯(lián)

LTC6811可以多片組合使用，每片管理12節(jié)電池，8片就可以管理96節(jié)串聯(lián)的電池，組成400V電壓輸出了。

LTC6811

如果電池?cái)?shù)少于12節(jié)，建議按照下面的接法：

如果 LTC6804 由電池組供電，則 LTC6804 所能監(jiān)視的最小電池?cái)?shù)目受控于 LTC6804 的電源電壓要求。電池電壓的總和應(yīng)至少為 11V 以正確地給 LTC6804 施加偏置。
LTC6804 監(jiān)視的 12 個(gè)電池分為兩組 (各含 6 個(gè)電池)，并采用兩個(gè)內(nèi)部多路復(fù)用器和兩個(gè) ADC 進(jìn)行測(cè)量。為了優(yōu)化電池?cái)?shù)目少于 12 時(shí)測(cè)量同步，未用的 C 引腳應(yīng)在第二個(gè)多路復(fù)用器的頂端 (C12) 和第一個(gè)多路復(fù)用器的頂端 (C6) 之間均勻分布。
如果使用的電池?cái)?shù)目為奇數(shù)，則頂端多路復(fù)用器應(yīng)連接較少的電池。未用的電池通道應(yīng)連接至同一個(gè)多路復(fù)用器上的其他未用通道，然后通過(guò)一個(gè) 100? 電阻器連接至電池組。對(duì)于那些電池通道，未用的輸入將產(chǎn)生一個(gè) 0V 的讀數(shù)。另外，采用常規(guī)序列進(jìn)行連接 (將所有的未用電池輸入置于頂端) 也是可以接受的。

單片LTC6811簡(jiǎn)單使用

下面簡(jiǎn)單的使用下LTC6811，MCU通過(guò)SPI直接和LTC6811通信，5節(jié)電池。

硬件

沒(méi)有被動(dòng)均衡電路，Sx直接懸空。

軟件

軟件上MCU通過(guò)SPI讀寫LTC6811的寄存器進(jìn)行以下操作就行：

1. 喚醒芯片
2. 配置芯片（命令）
3. 讀取芯片配置（命令）
4. 開啟電壓采集（命令）
5. 讀取電壓采集寄存器（命令）
6. 無(wú)限循環(huán)4~5步

需要研究下SPI時(shí)序和寄存器，參考如下：
FSEC自制BMS第一步：從零開發(fā)使用LTC6804采集電池電壓
基于STM32的LTC6804驅(qū)動(dòng)代碼解析

LTC6811電源系統(tǒng)完整開源項(xiàng)目

https://github.com/foxBMS/foxbms-2
可以下載到altium designer打開的原理圖和PCB

電池輸入濾波

溫度測(cè)量電路，輸出給LTC6811的GPIO口

LTC6811電路

被動(dòng)均衡電路