目前，國內外的電池管理系統方而研究更多集中于電動汽車領域，儲能電池管理系統作為電池儲能電站的關鍵部分，我國大多電池公司在此方面的技術研發也是剛剛起步。文獻中提出了一種適用于大容量儲能技術的鋰離子電池管理系統，從分層管理系統的結構、功能和管理角度進行了系統的分析。其它主要國家（如美國、歐洲等發達國家）在儲能這一關鍵技術領域進行了研發布局，相關技術研發和示范活動進展迅速。

本工作從環保和經濟性角度考慮，儲能電池選用了退役后的電動公交車鎳氫動力電池系統的部分電池，設計了儲能電池管理系統。由LTC6803進行整個儲能系統電壓、溫度信息的采集以及電池組均衡功能的控制。

1、儲能系統架構

本工作設計的儲能系統電池管理側架構如圖1所示，從功能上可分為采集、控制和處理及外設3個基本單元。其中單片機系統選用了Freescale16位MC9S12XEG128作為微控制器，采集單元包括電池組電壓采樣、溫度采樣；電流控制單元包括電池組均衡控制和繼電器控制；處理及外設單元主要負責單片機信號處理及通訊外設等其它模塊的控制。

LTC6803以其高采樣精度、布線簡單等優越性在電動汽車、儲能等領域廣泛使用，因此選用電源管理專用芯片LTC6803作為電池組電，H≤和溫度的采樣前端，它集成了12路電壓采樣和2路溫度采樣，同時具備可控的電池均衡開關，在必要時均衡電池以保持電池的一致性。

2、電源管理芯片LTC6803硬件電路設計

2.1、LTC6803基本原理圖與簡介

本設計中，圖2中C0連接電池組的負端，C1～C12為電壓采集端口，S1～S12為均衡用開關；GPIO。和VTEMP。引腳連接溫度采集模塊。需要注意的是，LTC6803的供電完全由電池組提供，不需控制板配置供電電路，如果連接至隔離式電源時，可簡單通過斷開引腳V關斷LTC6803。

2.2、通信設計

LTC6803具有一個SPI總線兼容型串行端口，單片機可以通過該總線與其進行數據交換，并且單片機通過配置LTC6803內部相應寄存器實時對電池組的電壓、溫度信息進行采集以及電池均衡電路的控制。圖1中，SPI信號隔離電路采用具有4路高速通道的隔離芯片ADuM3150，保證SPI信號的傳輸穩定。

2.3、電壓采樣硬件設計

LTC6803即可測量12節串聯電池模組電壓，該芯片可在13ms完成一個系統巾所有電池的測量。電壓采樣前端電路圖如圖3所示（只標示了其中一組），在電池電壓信號進入LTC6803芯片之前，電感MM22012R121A（該型號可抑制最人電流為800mA）可抑制電池的浪涌電流；后面的電阻和0.1uF/50V電容構成RC濾波電路。為了減小誤差，該濾波環節的時間常數應遠小于后端LTC6803的測量時間，則該誤差可忽略不計。

其中R=100Q，C=O.luF，則時問常數t=10-5s。LTC6803測量1節電池的電壓所需要的時間為t=1.2ms，所以時間常數T《t，因此符合設計要求。

穩壓二極管PD26-2B可防止電壓擊穿影響后端芯片，其T作電壓范圍6.06V《Vz《6.33V，電池組單個模組BATn電壓范圍3.0V《Vz《4.5V，兇此符合要求。

2.4、溫度采樣硬件設計

LTC6803可讀取外部溫度傳感器信號，它有兩個ADC通道（VTEMP1和VTEMP2），可監視位丁電池包內部的NTC熱敏電阻傳感器。由于只有兩路VTEMP的ADC通道，為了監測更多點的溫度，設計了8路（圖中只表明了其中1路）NTC測試點。

如圖4所示，溫度采樣中使用的熱敏電阻在常溫下（25℃）阻值大約為10k歐（溫度探頭的輸入點為TEMP。），因此分壓電阻取Ri=（10±0.1%）K，從而保證進去LTC6803的電壓值在其采樣范圍內（0～VREGO）。采樣后端電阻R2（這里取R2=100Q）作為限流電阻保護后端電路。

為了擴充為8路溫度采樣，設計中采用了雙通道4：1多路復用器74HC4052擴充了信號采集點（圖5）。注意，由于VREGO處于始終保持接通的狀態，因而選擇緩沖運算放大器LT6004以實現低功耗。如表1所示通過邏輯電平控制管腳SO、S1，可選取對應通道。

3、采樣環節軟件設計

LTC6803的關鍵設計在于通信設計，采樣數據的傳輸主要通過SPI總線方式，對單片機進行SPI初始化過程中，要求通信過程中時鐘頻率在1MHz以內，SPI時鐘極性和時鐘相位保證CPOL=1和CPHA=1，這兩點在進行SPI初始化過程中要注意。

同時，LTC6803的各種操作均由內部寄存器的命令代碼進行控制。尤其是它的配置寄存器，只要寫入新的配置位，就需要重新進行LTC6803初始化操作。

3.1、LTC6803初始化程序流程圖

LTC6803的配置寄存器組共有6個8位子配置寄存器（CFGRO-CFGR5），由于不能按位進行讀寫，所以每次對該寄存器某位進行操作時（比如溫度采樣過程中，需要通過修改寄存器CFGRO中的GPI01和GPI02位來變換74HC4052中的SO和Sl），都需要刷新整個寄存器組，即重新初始化該芯片內的寄存器。芯片初始化成功與否，通過得到寫入與回讀的值進行比較返回標志位Init_Flag，初始化程序流程圖如圖6所示。

3.2、LTC6803采樣程序流程圖

啟動電壓、溫度采樣之前，首先保證LTC6803的初始化正常（即Init_Flag=l）。結束檢測轉換后，通過AD與實際值Ux（單位：mV）的轉換公式Ux=（ADx-512）×VLSB進行轉換并存入待處理的變量中，其中VLSB=1.5mV。電壓和溫度采樣程序流程圖如圖7、圖8所示。

4、實驗對比分析

4.1、實驗條件

本實驗所選用儲能電池為某公司新能源公交車使用后的鎳氫動力電池組，如圖9所示，本圖只顯示了20塊單體電池，其相關參數如表2所示。其中圖10為系統硬件平臺。

4.2、LTC6803與電池檢測芯片AD7280A測試數據對比分析

實驗分別通過LTC6803和AD7280A兩個專用芯片以及常用分布式采樣方案（分布式采樣方案是將福祿克4位半數字萬用表作為標準，測試數據如表3所示（測量數據只展現前6個模組電壓及總電壓數據）。

5、結論

文章詳細介紹了專用芯片LTC6803在儲能系統中軟件和硬件的應用方法，同時對比其它電源管理方案的各方面性能，表現出其優越性，展示出其簡單性和經濟性。在實際應用中，可根據儲能管理系統的要求監測電池狀態，保證儲能類系統在無人值守的地方穩定、可靠的運行。