电压采集电路

在电压、电流、温度三种监测对象之中首先讨论电压的监测问题，事实上，温度、电流的监测最终也需要转化为电压的监测问题，因此，电压的监测和采集非常重要

在设计 BMS过程中，考虑到成本和监测的方便性，电压采集方式通常选择基于专用芯片的电压采集方式。而对于已经淘汰的单电池单ADC 方式、基于精密电阻的分压方式、基于继电器及共享A/D芯片的轮流采集方式等不再予以考虑

近年来，全球众多大型半导体器件生产企业高度重视BMS专用芯片的研发，推出了多款用于锂电池电压采集的芯片，如 Linear Technology公司的LTC680X系列，AnalogDevices公司的AD7280系列，O2Micro公司的0Z890系列以及 ROHM公司的ML523X系列等。下面逐一介绍一下这些芯片的主要技术指标和应用领域

LTC680X;以其代表型号LTC6802-2为例，最多可实现12申锂离子电池的测量(电压60V);13ms可完成12通道的电压洲量，支持主动或被动均衡，支持两路温度传感器输人;内置12位ADC 和高精度参考电压佩，标准SPI总线传输，传输速度1MHa，主要应用于电动汽车，高功率及高电压设备。

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AD7280系列，12位ADC，每通道1pus的转换时间，6个模拟输人通道，测量范围从0.5V到27,5V,6个温度采集检洲通道，转换精度高，温度课移仅为3ppm，工作温度范围-40~105C，主要应用于电动汽车以及通用锂离子电池0Z890系列，支持5~13串锂电池，内置多通道ADC，可用于电流、电压和温度测量并具有多种保护功能，内置64 *16位 EEPROM用于存储参数，支持MOSFET驱动，使用IC通信模式，主要用于便携式设备、备用电源及电动自行车等对精度要求不高的场合ML523X系列，以ML5238为例，支持5~16串锂电池，可外接电阻测量电流，并可拥供过流及短路保护，支持充放电控制，可实现充电器及负载连接检测，支持均衡功能，100mA，芯片本身提供3.3V的调制电压，可为外部 MCU供电，支持SPI总线通信，高效高速，与OZ890应用领域类似。

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从上面的介绍可以看出，可以用于电压采集的专用芯片可选范围较大，但是对应用于通信磷酸铁锂电池的BMS而言，需要考虑以下几个因素。

模拟输入通道的个数:对于目标产品而言，主要是由15~16串的电芯组成的48V电池系统，能够支持15、16串磷酸铁锂电池串联的电压采集芯片具备技术优势。如果芯片支持的串数较少，就必须使用2个或多个芯片进行分别采集，这样就加大了解决问题的复杂度，同时成本也会增加。

成本因素:专用采集芯片除了提供电压采集功能以外，通常还具有些附加功能，这些附加功能如电流测量与过流保护，温度测量与过温保护等，可以简化电路设计，降低板卡的体积，同时也会减少成本，因此功能越丰富的芯片越具优势。

精度因素:A/D转换器器件的精度及分辨率，是由参考电压精度以及ADC 的转换位数决定的。显然，精度越高的ADC 成本越高，转换所需要的系统资源(功耗，时间等)也会增加，因此，选择ADC时，性价比高的为。

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结合以上因素，在电压采集过程中选择性价比的集成专用芯片ML5238作为电池监视IC，从简介中可以看到，该芯片能够测量多达16串单独的电池，采集端无需使用光耦进行隔离，由于芯片本身不具备ADC功能，因此采集精度由与其匹配的ADC决定的。这1里选用与之匹配的是同样具有高性价比的STM32F103VCT6芯片，该芯片是由意法半导体出品的基于Cortex-M3内核的32位高速ARM微处理器，内置2路16通道12位ADC转换器，电压采集分辨***达0.805mV (3. 3V/4095=0.805mV)，完全满足电池管理系统对电压采样的精度要求。ML5238为44脚 QFP (plastic quad flat package，方型扁平式封装技术)塑料封装。其原理框图如图6-37所示，

其中引脚Vo~V,6即为电池的输入连接点，对于15或16串的磷酸铁锂电池组而言，其中V。接1号单体电池的负极，V,接1号单体电池的正极和2号单体电池的负极，V,接2号单体电池的正极和3号单体电池的负极，以此类推，V1s接15号单体电池的正极和16号单体电池的负极，V16接16号单体电池的正极(也是总正极)。为了使电池管理系统具有一定的通用性，使得电池管理系统能够同时适应15串和16串两种模式，在***6节的位置加装一个跳线，如果是15串，将V1s和V16短接，如果是16串，则将跳线悬空，同时在MCU多数初始化时根据电池的串数设置不同的参数。