近年來，我國的霧霾天氣越發嚴重，而霧霾的罪魁禍首之一就是汽車燃油尾氣，研究和發展太陽能、風能等新型清潔能源成為汽車工業的必然趨勢。電動自行車電池的安全性、耐用性一直是制約電動車發展的一個關鍵因素，而電池的關鍵在于其。

　　鋰電池電動車作為一種新興的交通工具，能源利用高、無排放、噪聲小，市場發展前景非常廣闊。電池管理系統是電動車的重要組成部分。隨著電動車行業的高速發展，其對電池管理系統的要求也是日益提高。信號采集單元作為電池管理系統的前端控制部分，采樣的快速精確是電池管理系統的基礎，直接影響整個系統的性能和精度。本設計方案選用電池管理芯片 LTC6803 采集電池的電壓信號，并利用其均衡功能設計均衡電路，通過 SPI 與單片機交換數據，提高單體電池電壓檢測精度、縮短檢測時間，并實現對各串電芯的均衡保護。

　　電池管理系統的總體框架

　　電池管理系統主要由 12V 供電模塊、單片機控制模塊、LTC6803電壓采集和均衡模塊、溫度采集模塊、電流檢測模塊、繼電器控制模塊和 CAN 通信模塊等組成，如圖 1 所示。本設計方案選用 LTC6803 專用采集芯片進行電池電壓信號的采集 ， 簡化了硬件電路和布線，并使整個系統具有開放性和擴展性。溫度采集模塊采用熱敏電阻NTC（104F-4150F）配合 16 路選擇開關芯片 CD4067B 來實現 8路溫度的采集，解決 LTC6803 只帶兩路溫度采集和擴展性差的問題。電流檢測模塊通過LEM 霍爾傳感器對母線電流進行精確采樣。采用 12V 單獨供電模塊給 MCU 供電 ， 實現掉電情況下對電池狀態監控。通過高速、隔離CAN 收發器與上位控制單元通信。電池管理系統能夠對電池組進行實時監控，確保其電壓、電流和溫度等處于合理的狀態下，并綜合所采集到的電壓、電流和溫度等信息，統一處理分析并估算電池荷電狀態。在電池組的電壓、電流或溫度出現異常狀態時，系統通過繼電器控制模塊等及時切斷電路回路，保證安全。

　　基于LTC6803的軟硬件設計。

　　電壓采集和均衡模塊設計

　　電池管理系統中電壓信號采集的準確性直接影響電池SOC估算的精度和對電池過壓、欠壓異常狀態的及時處理，同時也影響整個系統電池均衡控制的有效性。LTC6803 是美國Linear Technology 公司推出的一款多節電池監視芯片，包含了 ADC（12 位）、電壓基準（精準型）、多路電池電壓輸入監控、SPI 串行通信接口等部分，能方便的實現對電池電壓的精確測量并易于設計均衡控制電路。通過將一個分立的 PMOS 器件及電阻連接到電池，并將柵極引出線連接至 LTC6803 的 S 引腳，就可在電池電壓偏差較大時，通過控制 S 端的開斷來控制 MOS 的導通，對電壓較高的電池進行放電，直到電壓恢復到允許的范圍，實現整組電池的均衡，如圖 2。

　　每個 LTC6803 芯片可用來測量 12 節串聯電池的電壓，并能通過 SPI 菊鏈方式實現多個芯片串聯，易于擴展和維護，且幾乎不需要使用隔離器或者光耦合器進行信號隔離。

　　信號采集單元的軟件設計

　　電池管理系統信號采集單元的軟件設計，主要是為了實現以下三點功能。

　　第一，LTC6803 與 MCU 之間的功能銜接，即 SPI 總線通信功能；

　　第二，MCU 與 CD4067B 兩者相互之間的數據信息傳輸，即以實現溫度信號傳輸為主的功能設置；

　　第三，內部電池包與整個控制單元之間的數據傳輸、通信功能。

　　在以上三項功能設置上，相對最為復雜的是 SPI 總線通信的實現過程。在具體設計上，首先需要讀取電池信號，并對 SPI、LTC6803 等進行初始化設置。其中，SPI 初始化即對引腳的功能、數據的傳輸格式和傳輸頻率予以初始化設置；而對 LTC6803 初始化是為了判斷寫 CFGR 寄存器是否成功。待初始化 / 設置寄存器之后，則使用已構建成功并擁有通信傳輸功能的LTC6803 來繼續讀取電池電壓，并由 MCU 來發送 LTC6803 地址。

　　電池管理系統對電池組實時動態監控，具有充放電保護，電壓均衡，SOC 計算等功能，從而保證鋰電池的安全使用并延長使用壽命，對提高電動車性能有重大意義。基于 LTC6803的電池管理系統，其信號采集單元性能穩定、精度高，能夠為電池均衡、荷電狀態估算和電壓監控提供精確數據。