本项目专注于锂电池管理系统的设计与实现,涵盖硬件电路和软件算法两大方面,并详细阐述了整个系统的设计理念和技术要点。
锂电池管理系统概述:该系统设计实现了对15个单体电池的电压和温度监测,在确保信号监测精度的同时提供了主监控电路与次级监控电路架构以实现更高级别的保护。此外,本参考设计方案采用了模块化可扩展板级结构,包括但不限于主监控电路、次级监控电路以及数据接口等模块,并支持主动均衡电路等功能的拓展,便于系统原型开发。
48V及以下电压范围内的锂电池单元在微混动汽车和工业储能中的应用广泛。该系统由13至15个单体电池构成,鉴于锂电池固有的特性,需要对这些数量级的电池进行精确监测以保证系统的安全性和提高电池效率与寿命。
硬件设计方面:支持4到15通道电压输入,并且最多可以输出15通道温度数据;主监控电路和次级监控电路内置了被动均衡功能以及放电电流可达100mA的能力。此外,系统还具备可扩展的主动均衡前测电路、微处理器电路等组件,并通过隔离电路实现电气隔离。
在精度方面:该设计能够提供电压测量误差±1.6mV(典型值)和温度测量误差±1°C。
通讯支持包括USB与CAN总线方式。当采用后者时,系统允许多模块级联工作以适应更多需求场景变化。
环境适用范围为-40℃至+105℃。
软件方面:PC端图形用户界面能够通过USB或CAN总线进行通信,并提供相应的协议文档供其他应用程序使用;实时显示各通道的电压、温度数据及报警状态,同时支持配置采样方式、均衡通道设定、报警类型及阈值等系统参数设置。
设计中涉及的关键芯片包括:
- AD7280A:6通道锂电池电压和温度主监控专用IC;
- AD8280:同样为6通道的次级监测芯片;
- ADuM5401:集成有500mW电源隔离与四路数据隔离功能的高性能单片机;
- ADuM1201:具备两路数据传输隔离能力的小型IC组件;
- ARM7架构32位微处理器ADuC7026,用于高效处理各种任务需求;
- 低成本高精度运算放大器AD8601。