为了更好地实现可持续发展，清洁能源（风、光、电）已成为替代传统石油等燃料能源的最佳选择。特别是新能源电池已广泛应用于新能源汽车动力电池和储能模块。特斯拉纯电动汽车，包括国内新能源汽车公司，率先从传统燃料汽车向新能源汽车转型，动力电池作为新能源汽车的关键部件，其安全尤为重要。

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BMS 及 BMS AFE 简介
BMS 全称是 Battery Management System，电池管理系统。电池管理系统是电动汽车和混合动力汽车的关键组成部分。为了确保电池的安全可靠运行，电池管理系统需要具有电池状态监测和评估、充放电控制、电池平衡等功能：
? 实时监控和收集电池状态参数（包括但不限于单个电池电压、电池极柱温度、电池电路电流、电池组端电压、电池系统绝缘电阻等）
? 对相关状态参数进行必要的分析和计算，以获得更多的统一状态评估参数
? 根据具体的保护控制策略，实现对电池本体的有效控制，确保整个电池单元的安全可靠运行
? 与其他外部设备通过自己的通信接口、模拟/数字输入输出接口进行信息交互

当检测电池状态(电压和温度)时，我们需要使用它 BMS AFE(电池管理系统模拟前端芯片)是一种多路采样通道监控芯片，可以监控串联电池的电压和温度。模拟前端芯片一般包括16位 ADC、高精度电压基准、高压多路复用器和一个 SPI 接口通常用于电动汽车、高压移动设备、备用电池系统和高压数据采集系统。
以下将为您介绍 ADI LTC6813 高精度锂电池电池采样芯片。

ADI LTC6813 采样芯片的特点
? 可测量多达 12 串联电池的电压支持菊花链通信
? 采样范围为 0V ~ 5V
? 总测量误差不超过 2.2mV
? 采用隔离串行通信
? 经过 AEC - AKM代理Q100 认证
? 最大可达的被动平衡 200mA，芯片颗配置 PWM 控制
? 有9个 GPIO 口
? eLQFP 64 引脚封装
? 耐压为 112.5V
? 工作温度范围为 –40°C ~ 125°C
ADI LTC6813 采样芯片最多18通道电芯采样，支持菊花链双绞线级联，其基本结构如下图(图1)所示:

ADI LTC6813 芯片采样功能
ADI LTC6813 内部采样芯片 ADC 接收外部输入的电池模拟电压信号，使芯片内部进行数字处理：
? ADCV 命令执行电池电压芯片 C0 到 C18 输入的采样
? LTC6813-1内部有3个 ADC，18串电池电压通过复用器采样
? 下图(图6)常温下使用 ADI 官方 Linduino 软件上位机读取的电压数据，每个电池读取的数据偏离实际电池测量的电压数据 2mV 以内

图6 ADI 官方 Linduino 软件上位机读取的电压数据

ADI LTC6813 采样芯片热插拔试验
ADI LTC6813 C18 和 S18 PIN 电池接入时会受到影响。但如果使用外部平衡 MOS 管道和外部插拔引起的浪涌会因外部插拔而产生 S pin 串联的 4.7kohm 抑制，故 S18 pin 脚到地的电压会更安全，C18 pin 脚到地的电压是由于输入RC电路，也会很安全。LTC6813 芯片采样输入电路示意图如下图(图7)所示:

图7 ADI LTC6813 采样芯片部分采样输入电路示意图

isoSPI 通信介绍
菊花链通信已经存在 BMS 大量的应用程序可以支持更高的电池组电压。LTC6820 是 MCU 单片机和 AFE 采样芯片之间的桥接芯片可以使4线 SPI 信号转换为两行 isoSPI 通信信号，isoSPI 通信变压器或电容器隔离。ADI LTC6813 采样芯片配合 LTC6820 菊花链结构接法如下图(图8)所示:

图8 ADI LTC6813 采样芯片配合 LTC6820 菊花链结构连接法

ADI LTC6813 isoSPI 菊花链通信测试
ADI LTC6813 可支持采样芯片 30m 菊花链双绞线通信稳定，采样数据准确。LTC6813 isoSPI 由菊花链通信测试模块组成，如下图(图9)所示:

图9 ADI LTC6813 采样芯片 isoSPI 菊花链通信测试模块组成

isoSPI IP&IM waveform 菊花链波形效果如下图(图10)所示:

图10 isoSPI IP&IM waveform 菊花链波形效果

总结
ADI LTC6813 高精度锂电池电池采样芯片，采样通道多达18串。该系列支持多路采样，具有精度高、热插拔性能优异、通信稳定等优点。许多客户已经成功地将芯片应用于汽车 EMC 测试，实现量产。为支持更高的电芯电压采样精度，ADI 新一代电芯采样芯片也在不断研发中。了解更多技术细节 ADI 您可以联系骏龙科技各地办事处。骏龙科技的技术人员愿意为您提供更详细的技术支持。