基于STM32和LTC6803的电池管理系统设计.pdf

电池管理系统(BMS)是电动汽车的重要组成部分，它负责监控电池组的运行状态，估算电池的剩余电量，确保电池的安全可靠使用，并延长电池的使用寿命。随着电动汽车的迅猛发展，对BMS的要求也越来越高。BMS能够实现电池的动态监控，提供精确的电量估算，执行充放电保护、自动均衡和安全管理等关键功能。 本文设计的BMS基于STM32微控制器和LTC6803电池组监视器芯片。STM32微控制器是基于ARM架构的32位处理器，因其高性能、低功耗和丰富的外设支持被广泛应用于工业控制领域。LTC6803是一款专用的电池监测芯片，具备高精度电压检测能力，可以同时测量多节电池的电压，并具有内置均衡器。 设计中提出了软硬件的设计方法，硬件部分包括电压采样电路、电流采样电路和LTC6803的接口电路。电压采样电路负责测量每节电池的电压，电流采样电路负责监测电池组的充放电电流。LTC6803接口电路负责与STM32微控制器进行数据交换，并执行电池均衡。 在电池剩余电量估算方面，采用了结合开路电压法(OCV)和安时积分法的SOC(SoC，State of Charge，电池荷电状态)估算方法。开路电压法是通过测量电池在静止状态下的电压来估算SOC的一种简单有效方法；而安时积分法则是通过积分电池充放电电流对时间的曲线来估算电池剩余容量。结合这两种方法可以提高SOC估算的准确性。 本文所设计的BMS是为了适应特定的小型电动车而研发的，如景区观光车和园区巡查车。考虑到空间限制，电池组被分为两个箱体，并采用主从式分布结构，利用CAN总线进行数据通信。通过LTC6803监视器芯片对单体电池电压进行采集，通过SPI接口与STM32微控制器交换数据，并利用LTC6803的均衡功能设计均衡电路，实现电池组的均衡保护。 文章中还给出了电动车参数表，其中包含车总质量、迎风面积、平均车速、续驶里程、电池组端电压、空气阻尼系数、摩擦系数和传动系效率等重要数据。这些参数对于计算所需的电池容量以及电池箱体设计至关重要。通过对这些参数的分析，可以计算出电池箱体的尺寸和电池组的配置，确保电动车达到预期的性能指标。 本设计针对的是小型电动车的特定需求，如在有限空间内实现电池组的高效布局和通信。这使得BMS设计必须在满足性能要求的同时，考虑空间限制、成本和实用性等因素，使得BMS能够适应不同的应用场景和需求。设计中提到的“主从式”分布结构允许电池组分成多个模块，每个模块有独立的监视器，并通过CAN总线进行通信，这样可以方便地扩展电池容量，提高系统的灵活性和可靠性。 基于STM32和LTC6803的电池管理系统具备精确的电压检测、高效的通信和均衡保护能力，能够满足小型电动车对电池管理的高要求。通过结合软硬件设计方法和创新的SOC估算技术，该系统能够有效地监控和管理电池组，确保电动汽车的安全、高效和长寿命运行。