基于智能化锂电池充电管理系统的研究
摘要
本文主要介绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。该系统适用于锂离子、镍氢、铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监测等，采用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术，是功能强大、技术指标完善的动力电池充电管理系统[ 1]。
关键词：智能化锂电池恒流恒压充电系统SMBus1.1
引言
随着社会经济的迅速发展，移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时, 能够尽量减轻重量, 提高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池[ 2], 因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理系统对于锂电池应用至关重要。
1 锂电池充放电原理
锂电池主要由正极活性材料、易燃有机电解液和碳负极等组件构成[ 3]。因此，锂电池的安全性能主要是由这些组件间的化学反应所决定的。
根据锂电池的结构特性，锂电池的最高充电电压应低于4.2 V[ 4]，不能过充，否则会因正极锂离子拿走太多，发生危险。其充放电要求较高，一般采用专门的恒流恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电状态，当恒压充电至0.1 A以下时[ 5]，应立即停止充电。
锂电池的放电由于内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极[ 6]，以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则电池寿命会缩短，因此在放电时需要严格控制放电终止电压。
2 系统构成
利用单片机系统和开关电源相结合, 我们就可以构造出一个智能化的锂离子、锂聚合物电池智能管理系统。开关电源主功率回路负责将电能转化成电池充电所需要的形式, 同时应尽量提高效率, 减小电压电流纹波[ 7]。单片机系统负责控制整个系统的运行, 包括充电机参考电压电流值的给定, 充电完毕或者保护状态时充电机的关闭, 根据电池电压、充电电流、温度等各种参数来智能监测电池充电状态和实现对电池的一系列保护功能。
本系统采用Motorola68HC908单片微处理器（简称MCU）对4 节串联的18650型锂电池进行统一管理。该MCU具有12 K闪速内存贮器，可在线擦写10万次。具有14路A/D10位的信号采集口，两路增益可编程运算放大器，具有SMBus1.1接口和低功耗工作模式，可以方便实现多路模拟信号的采集和按SMBus1.1协议实现数据通信功能，另外该系列MCU在设计上具有完善的电磁兼容防护措施，具有抗干扰能力强，可靠性高的特点，可广泛应用到电力电子、汽车控制、及军工领域,可以实现对镍氢电池、镉镍电池、锂电池的智能控制，满足智能化电池的设计使用需求[ 8]。系统构成原理框图如图1所示：
图1系统构成原理框图
2.1 智能电池的功能
在本方案中，通过MCU与电池组互连的方式使智能电池主要具有以下功能：
2.1.1 供电功能
当智能电池与用电器对接时，将自动唤醒MCU控制电池给用电器供电。另外也可与智能化充电机、手摇发电机一起为用电器浮充供电。
2.1.2 充电功能
通过智能充电器给智能电池充电，它们通过SMBus1.1总线互连进行信息交换。锂离子电池充电一般分两个阶段，首先进行恒流充电，当电池电压达到一定值时改为恒压充电。因此MCU要不断的监测电池组电压，实现对充电电压的控制。
2.1.3 通信功能
电池与用电器、智能化充电机能够相互传送各自所需的固定信息、动态信息及告警信息。其中固定信息包括：电池厂商信息（生产厂家、生产日期、生产批号）、电池的化学成份、额定电压、额定容量、规范信息、名称等信息。动态信息包括：剩余容量、满充容量、电池模式、温度、温升、充电电压、充电电流、循环次数、剩余工作时间、电池状态等信息。
另外智能电池还具有剩余容量LED显示、自动保护等功能。
3 智能化控制电路的选择[ 9]
控制电路不仅要完成电路保护, 温度保护等功能,还要控制整个系统的正常运行[ 10]。包括充电时参考电压和参考电流的给定, 整个充电过程的控制和结束充电过程的判断;放电电流的监控, 停止放电的条件判断等[ 11]。目前电池实现智能化的途径有两种[ 12]，一种是采用专用的集成电路来实现；另一种则采用集成了模拟模块的单片机来实现。专用集成电路的方案主要有以下缺点：只针对一种电池和一类电池的特性，电气接口和制式不统一，有的专用集成电路已跟不上电池技术的发展。综合考虑,本文采用单片机方案，通过使用开关模式的电源来提供电池充电所需要的电压和电流，并且应用单片机和一系列周边电路来实现充放电的控制和对电池的保护功能。
4单片机控制[ 13]及保护系统的设计
在整个智能管理系统中, 单片机起着非常重要的作用。它必须能够根据电压、电流采样,判断电池目前所处的状态; 针对不同的状态, 决定允许哪些操作, 禁止哪些操作, 并通过液晶显示告知用户; 在电池状态不正常时, 它也应该能够及时发现并且通过报警手段提醒操作人员的注意。
图2为电池组部分及其控制电路的示意图。由于电池电压不可能完全放完, 因此单片机通过电池组的端压稳压后供电。电池为串联结构, 在电池的最负端接一个阻值很小的电流采样电阻, 由于电池组既可以充电也可以放电, 因此电流采样电阻上的电压可正可负,需要有一个绝对值[ 14]放大电路来放大正负电压。
图2电池组电路示意图
4.1 均衡保护电路的设计
锂离子电池充放电过程中需监测每节电池的电压。因为在同一电流充放电中串联的4 节电池的电压升降可能不会完全相同，这将会导致某一电池的过冲或过放，因此要增加电池均衡电路，使4 节串联的电池电压大小在一定误差范围内保持时刻一致。在本方案中，利用MCU的I/O口来控制运算放大器，使电压变化较快的电池通过三极管[ 15]短暂充放电来完成。
4.1.1 保护开关的设计
保护开关选择功率MOS管作为充电和放电保护开关，MOS管选择为IRF4905。IRF4905S 导通电阻为5 毫欧，电流为60 A。通过MCU的I/O口来控制MOS管的导通和截止。由于I/O 口的功率有限，因此本系统中在I/O口和MOS管中增加了三极管驱动电路。
5 功能方案
5.1 电池保护管理
智能电池管理电路在电池的使用过程中，实时监控电池的电流、电压、温度、容量。智能电池管理系统通过计算，对锂离子电池实现下列保护：
(1)充电时，当总容量超过电池规定的最大容量，充电过程中温升大于3o C/2min，充电温度≤ -20o C、≥+55o C，向智能化充电机提供告警信息，并自动切断充电输入。另外当有一个单体电池电压超过4.25 V，向智能化充电机发出告警信息，并能自动切断充电输入。
（2）放电时，智能管理电路通过对电压、电流测量及上次充电过程数据记录，防止电池过放电损坏。当智能管理电路发现电池继续放电会造成过度放电时(单体电池电压≤2.5 V)，智能电池发出告警信息并关闭放电输出。
5.1.1 温度管理
温度、温升对电池的影响是不能忽视的[16]。在使用过程中异常的温升需特别对待，特别是充电过程中大于3o C/2min的异常温升需要采取保护措施。另外温度对电池的剩余容量有显著的影响，温度是剩余容量计算、供电时间预测的重要的修正参数。
智能电池采用多点测温对电池进行温度管理，识别电池组温度，单体电池的异常温升，环境温度巨变。智能电池按以下规则识别：
（1）充电过程中2个测温点温度值相差不到2o C，连续的温度变化率相差不超过2o C，判别为电池组温度。其它智能设备读取的电池温度为所有测温点的平均值。
（2）充电过程中在电池充电容量加上起始剩余容量之和大于70%额定容量时有一个测温点的温度变化率超过3o C/2min，判别为充电异常温升。
（3）智能电池被充电唤醒后电池组温度（平均温度）变化率超过3o C/2min需试验确定，判别为环境温度巨变。
智能电池在充电的过程中，环境温度在低于电池温度-20o C情况下电池组不允许充电，-20o C~+10o C不允许大电流充电，+10o C~+55o C允许大电流充电，在+75o C以上不允许充电。
5.2 系统软件设计
智能电池管理系统软件是被写入到68HC908的FLASH中，经过电路处理电池的电流、电压、温度模拟信号转换成数据，根据这些数据结合电池的特性，完成系统功能方案指定的功能并且可以向与智能电池和电台提供相关电池的信息。软件的硬件平台是68HC908单片机，软件的开发平台为68HC908集成开发环境。程序结构框图如图3 所示：
图3 程序结构框图
另外，智能电池提供统一的智能接口，这些智能的接口可以通过SMBus1.1协议进行访问。智能充电机、用电器可以采用相同的总线技术按照SMBus1.1规范的协议简单、方便地访问这些接口。智能电池提供的这些接口能满足用电器及充电机向系统化、统一化、智能化方向发展要求。用电器、充电机通过读取这些信息可以知道智能电池制造、使用的全过程信息及电池当前使用的状况。
6 结束语
本文给出了一套智能电池管理系统开发方案，阐明了管理系统的功能和实现方法。采用低功耗的设计思想，确保电路的自耗电满足电池存储的需求。充分利用68HC908系列单片机丰富的对外接口控制功能，利用SMBus1.1总线为用电器和智能化充电机随时提供所需的各种信息。本系统方便了用户，减少了操作，实现了智能化、一体化设计。
参考文献
[1]桂长清. 动力电池[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009
[2] 郭炳焜. 锂离子电池[M]. 长沙: 中南大学出版社, 2002
[3]吴宇平. 锂离子电池-应用与实践[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004
[4]吴宇平. 聚合物锂离子电池[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 178-180
[5]吴宇平. 聚合物锂离子电池[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 180-180
[6]Cheekati, Sree Lakshmi. Graphemes Based Anode Materials for Lithium-Ion Batteries[D]. America: Wright State University, 2000
[7]钟国华, 吴玉广. 锂电池保护电路的芯片设计[J].通信电源技术. 2003(5): 24-27
[8]周亚楠.Research and Implementation of the Lithium Battery Management System[D].青岛: 中国海洋大学, 2008
[9]陈立剑, 蒋炜, 陈方亮.智能化锂电池充电系统研究[J].船电技术.2011, 31(2): 17-20
[10]张卫平,张英儒. 现代电子电路原理与设计[M]. 北京:原子能出版社, 1996
[11] MAXIMCOM. Portable devices need high performance battery chargers [M]. America: Maxim Com, 2000
[12] 昆山盛鸿信息科技有限公司. 锂电池电源的智能负载分配电路[P]. CN.201110088362.7.2011-04-08
[13] 李洪, 戴永军, 李向锋.基于单片机控制的锂电池充电和保护系统[J].电工技术杂志. 2009, 15(9): 57-58
[14] 创杰科技股份有限公司. 锂电池充电控制系统[P]. CN. 200610106895.2. 2006-08-09
[15] 唐雁彬. 三极管自动分选机硬件电路及其软件系统设计[D]. 成都: 电子科技大学,2010
[16] 王青松, 孙金华, 姚晓林等.锂离子电池中的热效应[J]. 应用化学,2006,5: 9-12
锂电池管理系统(BMS)项目商业计划书(模板)
某锂电池管理系统（BMS）项目 商业计划书 项目名称：某锂电池管理系统（BMS）项目商业计划书
【引言】 《某锂电池管理系统(BMS)项目商业计划书》充分地展示了公司的基本情况、产品与技术、行业及市场分析、竞争对手分析、商业模式、运营策略、公司战略、公司管理、融资计划、财务预测与分析、风险分析及控制等内容。该商业计划书无论是用于寻找战略合作伙伴、寻求风险投资资金或其他任何投资信贷来源均能够做到内容完整、意愿真诚、基于事实、结构清晰、通俗易懂。该商业计划书准确把握行业市场现状和发展趋势、项目商业模式、项目运营策略、公司战略规划、财务预测等基本内容，深度分析了项目的竞争优势、盈利能力、生存能力、发展潜力等，充分体现项目的投资价值。 【项目简介】 某锂电池管理系统(BMS)项目，项目提供动力锂电池系统全面管理解决方案，目前已形成新能源汽车动力电池管理系统和传统燃油汽车启停电源管理系统两大系列产品。拥有绝缘检测技术、继电器控制及诊断技术、均衡技术、SOC算法技术、SOP算法技术、其他算法技术等核心技术，本项目本轮融资1000万元，项目预计于2015年6月开始实施。
【市场行业分析】 根据中国汽车工业协会、工信部机动车整车出厂合格证统计数据分析，新能源汽车的产销量从2014年开始便体现出快速增长的势头。据中国汽车工业协会统计，2014年我国新能源汽车产销量分别为7.85万辆和7.48万辆，分别同比增长3.5倍和3.2倍;2015年6月，我国新能源汽车生产2.50万辆，同比增长3倍。其中，纯电动乘用车生产1.05万辆，同比增长2倍，插电式混合动力乘用车生产6663辆，同比增长7倍;纯电动商用车生产6218辆，同比增长5倍，插电式混合动力商用车生产1645辆，同比增长148%。 2012年全球电池管理系统(BMS)市场产值成长逾10%，2013年至2015年成长幅度将大幅跃升至25-35%。现阶段不论是整车厂、电池厂、还是相关车电零组件厂均投入电池管理系统(BMS)研发，以求掌握新能源汽车产业的关键技术，由于车厂是电池管理系统的使用
BOMS蓄电池智能管理及自动维护系统517
BOMS蓄电池在线监测及自动维护系统 正通BOMS 开创蓄电池免人工维护新时代！！！ 目前蓄电池组的维护主要由人工利用一些智能仪表、设备根据相关规范进行。而且有些维护工作费时费力还容易发生一些安全隐犯。且随着蓄电池组大面积广泛使用，人工维护显然不能满足实际需求，实际中由于蓄电池使用不当或维护不及时导致的安全事故在逐年增加。 无需繁琐的放电容量实验….
无需定期的端电压及温度测量…. 无需定期做均充…. 无需进行内阻检测…. 不用担心容量不足….. 不用担心火灾，爆炸…. 一、产品概述 蓄电池在线监测及自动维护装置集在线监测、异常告警、在线检测及自动维护四大功能于一身。可在线监测蓄电池组的状态及各项参数，及时发现落后电池，进行异常告警，并对电池组的健康状况进行系统评估，提供状态维护、检修建议。同时装置能在线对电池组进行自动维护，确保电池组浮充时保持电压均衡，使每节电池都始终处于最佳活性状态，能有效抑制并消除硫化。具体采用对低于设定浮充电压的单体电池进行阶段性补充充电，夯实单体电池容量的同时提高了蓄电池组的后备时间，并且保证了整组蓄电池中单体电池的电压、容量整体一致性，打破“水桶原理”即使有落后电池存在也不会再影响其他电池性能。同时为日常维护中容量、性能试验提供一个“起点”一致的试验平台，提高了检测精度；此外，小电流脉冲还对落后电池的去硫有很好的效果。 本装置智能化程度高，可以实现在线自动监测、检测及维护，使蓄电池组中的每节单体电池保持最佳活性状态，提高了电池后备时间及运行寿命，及时发现落后电池并自动做相应的维护，极大的减少了人力、物力维护成本，有效的进行节能减排，为使用单位创造很好的经济效益和社会效益。 二、产品功能 1、在线监测功能： 实时监测的蓄电池组的：运行状态，总电压、总电流、、环境温度、单体电压、单体内阻、单体电池负极温度、软连接条压降、电压均衡度、电池组容量、放电可持续时间； 2、自动维护功能： 在蓄电池处于浮充状态时自动巡检各单体电池电压，并针对低于设定浮充电压的电池（长期欠充）进行阶段性补充充电，并对过充电池进行单体放电以解除
智能型锂电池管理系统(BMS)
智能型锂电池管理系统（BMS） 产品简介 【系统功能与技术参数】 晖谱智能型电池管理系统（BMS），用于检测所有电池的电压、电池的环境温度、电池组总电流、电池的无损均衡控制、充电机的管理及各种告警信息的输出。特性功能如下： 1.自主研发的电池主动无损均衡专利技术 电池主动无损均衡模块与每个单体电芯之间均有连线，任何工作或静止状态均在对电池组进行主动均衡。均衡方式是通过一个均衡电源对单只电芯进行补充电，当某串联电池组中某一只单体电芯出现不平衡时对其进行单独充电，充电电流可达到5A，使其电压保持和其它电芯一致，从而弥补了电芯的不一致性缺陷，延长了电池组的使用时间和电芯的使用寿命，使电池组的能源利用率达到最优化。 2.模块化设计 整个系统采用了完全的模块化设计，每个模块管理16只电池和1路温度，且与主控制器间通过RS485进行连接。每个模块管理的电池数量可以从1～N（N≤16）只灵活设置，接线方式采用N＋1根；温度可根据需要设置成有或无。 3.触摸屏显示终端 中央主控制器与显示终端模块共同构成了控制与人机交互系统。显示终端使了带触摸按键的超大真彩色LCD屏，包括中文和英文两种操作菜单。实时显示和查看电池总电压、电池总电流、储备能量、单体电池最高电压、单体电池最低电压、电池组最高温度，电池工作的环境温度，均衡状态等。 4.报警功能 具有单只电芯低电压和总电池组低电压报警延时功能，客户可以根据自己的需求，在显示界面中选择0S～20S间的任意时间报警或亮灯。 5.完善的告警处理机制 在任何界面下告警信息都能以弹出式进行滚动显示。同时，还可以进入告警信息查询界面进行详细查询处理。 6.管理系统的设置 电池电压上限、下限报警设置，温度上限报警设置，电流上限报警设置，电压互差最大上限报警设置，SOC初始值设置，额定容量，电池自放电系数、充电机控制等。 7.超大的历史数据信息保存空间 自动按时间保存系统中出现的各类告警信息，包括电池的均衡记录。 8.外接信息输出 系统对外提供工业的CANBUS和RS485接口，同时向外提供各类告警信息的开关信号输出。 9.软件应用 根据需要整个系统可以提供PC管理软件，可以将管理系统的各类数据信息上载到电脑，进行报表的生成、图表的打印等。 10.参数标准 电压检测精度：0.5％ 电流检测精度：1％ 能量估算精度：5％
电动汽车中的电池能量管理系统
一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本； 其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后尚不能达到要求的温度时，第二级冷却风扇才参与工作，加强冷却。此时电池箱内的温度如果还不能达到要求的工作条件，温度继续升高已达到影响电池模块的正常工作条件，为保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出停止电池模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。 2.3 保证充电功能
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视，因此智能手机 制造商在设计产品时，须掌握锂离子电池的相关规格和特性，并使用具备完善 电池检测及保护功能的充电芯片，以降低过电流、过电压或过温等状况所造成 的危险。 一般来说，锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性，当电池电压在充电时上升到最高设定电压后，要立即停止充电，避免电池 因过充电造成电池损毁而产生危险;电池供电(放电)时，电池电压如果降至最低 设定电压以下便要停止放电，避免因过放电而降低使用寿命。此外，为确保电 池使用上的安全，锂离子电池还必须要加装短路保护，以避免发生危险。 本文以帝奥微电子一款开关充电芯片DIO5425为例，详细探讨关于智能手机充电管理的系统级设计。DIO5425部署于手机电源输入接口：USB/DC Source 之后，通过开关转换可以将输入电流同时用于手机系统供电和电池充电。DIO5425具有优秀的充电管理功能和锂电池保护功能，支持USB2.0和USB3.0协议。DIO5425具有智能电源路径管理功能。 Figure.1 DIO5425参考设计电路 锂离子电池充电管理芯片必须具备以下几点特性： 可提供固定电流给充电电池 当电池电压到达最大值且不再上升时，其充电电流便会开始下降，如此可避免对电池过度充电，造成电池损伤;当充电电流降至一定程度时，充电器将停止充电。 确保电池具备可使用电压 电池在充电完成后，若长时间放置不 使用会有自然放电的情形出现，为避免电池过度自放电导致电池电压下降，当 电池电压低于所设定电压时，充电器会重新开始对电池充电，确保电池在使用
中颖电子智能电池管理系统简介
智能电池管理系统简介 中颖电子股份有限公司高级工程师张朋翔 概述 锂离子电池研究始于20世纪80年代，1991年由索尼公司首先推出了民用产品。由于具备能量密度高、体积小、无记忆效应、循环寿命高、自放电率低等诸多优点，锂离子电池目前广泛应用于手机、MP3、笔记本电脑、相机等各种便携式设备。尤其在笔记本供电方面，其优异的高能量优势更是发挥得淋漓尽致。 但是由于能量密度高及特有的化学特性，锂离子电池的安全性和稳定性方面亦存在隐患，如过高温和过充可能会燃烧甚至导致爆炸，过放电可能造成电池本身的损坏。近年来，连续出现的笔记本电脑电池爆炸燃烧事故，导致了全球性的大批量电池召回现象，给生产厂家带来了巨大的经济损失。 为保证电池使用的安全性，在提高电池本身材料性能及加强工艺控制的同时，智能电池管理系统也成为锂离子电池应用研究的重中之重。 智能电池管理系统简介 锂离子电池发展初期，电池管理系统一般只具有检测电池组电压、温度、电流及简单保护等功能。随着锂离子电池应用范围越来越广，应用方式越来越多，对锂离子电池管理系统的要求也越来越高。 智能电池管理系统一般具有如下几个功能：电池组参数采集、剩余电量计算、电池组故障保护、电芯均衡、通信等。
● 电池组参数采集 电池组参数采集主要包括电池组中单体电池电压、系统电流、系统温度的采集，该参数可用于判定电池的剩余电量、故障保护等。 锂离子电池的电压最能体现电池的性能状态，既可以用于过充、过放等故障保护，也可以用于初步估计锂离子电池的剩余电量。系统电流可用于判断是否出现过放或过流，还可以通过对电流与时间的积分，估计电池的剩余电量等。系统温度主要用于防止电池组温度过高，发生安全事故，并对剩余容量计算进行补偿。 电池管理系统的所有算法及保护都是以采集到的电池参数为基础的，因此必须保证数据的精确度。 ● 剩余电量预测 剩余电量是反映电池性能的重要参数，也是主机进行充电、放电的判断依据。剩余电量的准确估算可以保护电池，防止过充、过放的发生，便于客户做出合理的时间安排。当前，剩余电量的检测方式主要有开路电压法、库仑积分法、内阻法、卡尔曼滤波法、混合法等。 开路电压法是目前最简单的方法，根据电池的特性得知，在电池容量与开路电压之间存在一定的函数关系，当得知开路电压时，可以初步估算电池的剩余电量。该方法精度不高，且只适用于静态检测，无法直接用于真实应用。 内阻法利用电池内阻和剩余电量的对应关系，来判定系统的剩余电量。由于锂离子电池组的内阻随工作状态变化明显，不同特性的电芯之间也有差异，该方法的重点是如何能够快速得到当前应用条件下电芯的内阻。如果可以快速进行内阻的自我测量，则可以得到相对准确的剩余容量。 库仑积分法是通过计算电池组电流与时间的积分，计算锂离子电池组充入和放出的电量，再与电池的额定电量比较，从而得出当前的剩余电量。该方法简单、稳定，但必须对电流测量非常准确，否则会出现积累误差。另外，锂离子电池的自放电以及在低温和大电流下其放电效率会变低，都会进一步降低了剩余电量的检测精度。库仑积分法必须定期进行校正。 卡尔曼滤波法是指采用卡尔曼滤波算法，综合考虑电池组循环变化、电池老化、温度等影响，进而得到精准的剩余电量。该算法相对而言最精准，但是算法复杂，又需要足够的实验数据，暂未得到具体的应用。 混合法是指通过内阻法/开路电压法与库仑积分法相结合的方式，通过开路电压法/内阻法的定期校正，使用库仑积分法得到精准的剩余电量。该方法是目前使用最广泛的方式。 ● 电池组故障保护
智能大电流锂离子电池线性充电方案
智能大电流锂离子电池线性充电方案 作者：赵正超 IC设计工程师 北京思旺电子技术有限公司 摘要 现代电子产品日趋便携化、智能化，因此也对它们的供电电池提出了轻便、高效的要求。锂离子电池因其优异的性能正逐渐成为现代电子产品的标准电池，但锂离子电池相对其他电池而言更加脆弱，因此对电池充电电路也提出了更高的要求。本文介绍了一种基于SE9018的智能大电流锂离子电池充电方案，可以很好地满足现代电子设备中锂离子电池的充电要求。 关键词：9018；大电流；锂电池充电 Abstract Modern electronic products become increasingly portable and intelligent, therefore lightweight and high-efficiency are requested to their power supply batteries. Li-ion batteries is becoming the standard battery of modern electronic products for their excellent performance, but the li-ion batteries are more fragilely to other batteries, so the battery charging circuit is also put forward higher requirements. This article describes a intelligent large-current li-ion battery charging circuit based on SE9018, this circuit are suitable for the requirements of li-ion battery charging. Keywords：9018；Large Current；Li-ion Battery Charge 随着现代电子技术的发展，电子设备日益趋于便携化、多功能化，因此也对它们的供电电池提出了轻便、高效的要求。锂离子电池以其能量密度高、充放电性能优异、无污染等特点逐渐取代传统的镍镉、镍氢电池、铅酸电池被广泛应用于现代便携式电子产品中。但相对于其他类型电池，锂离子电池在性能优异的同时也对充电器提出了更高的要求，这些要求主要体现在充电过程的控制和锂电池保护方面，具体表现为较大的充电电流、高精度的充电电压、分阶段的充电模式和完善的保护电路等。针对上述要求，思旺电子推出了智能化的大电流锂离子电池充电芯片SE9018。SE9018采用底部带有散热片的PSOP8封装，外围元器件数目较少，可以适合USB电源和适配器电源工作，是现代便携式移动应用的理想选择。 图1 SE9018脚位图
锂电池管理系统功能介绍
1.ABMS-EV系列电池管理系统 概述： ABMS-EV系列锂电池管理系统应用于纯电动大巴、混合动力大巴、纯电动汽车、混合动力汽车。采用层级设计，严格执行汽车相关标准，硬件平台全部采用汽车等级零部件，软件符合汽车编程规范。 2、ABMS-EV01电池管理系统： 2.1)概述： ABMS-EV01系列锂电池管理系统主要用于低速电动车，物流车，环卫车等，采用一体化设计，集电池电压温度检测，SOC估算，绝缘检测，均衡管理，保护，整车通信，充电机通信，及交流充电桩接口检测为一体，结构紧凑，功能完善。 2.2) 选型号说明： 2.3)技术参数： 2.4)产品外观：
3、ABMS-EV02电池管理系统： 3.1)概述： ABMS-EV02系列锂电池管理系统主要用于电动叉车，电动搬运车等快速充放电场合，采用一体化设计，集电池电压温度检测与保护，SOC估算，均衡管理，通信等功能。 3.2) 选型号说明： 3.3)技术参数：
3.4)产品外观：
4、ABMS-EV03电池管理系统： 4.1)概述： ABMS-EV03系列锂电池管理系统主要用于电动叉车，电动搬运车等需要快速充放电场合，采用一体化设计，集电池电压温度检测，SOC估算，均衡管理，保护，通信，LED电量指示，制热，制冷管理，双电源回路设计，充电机，车载电源独立供电。 4.2) 选型号说明：
4.3)技术参数： 4.4)产品外观： 5、ABMS-EK01电池管理系统：
5.1)概述： ABMS-EK01系列锂电池管理系统主要用于电动自行车，电动摩托车等，采用软硬件多重冗余保护等，充电MOS控制，放电继电器控制，实现慢充快放，一体化设计，集电池检测，SOC估算，保护，通信为一体。 5.2)选型说明： 5.3)技术参数:
可充电电池组智能低碳管理系统的设计
可充电电池组智能低碳管理系统的设计 【摘要】本文提出了一种新的可充电电池组管理和维护方法。在不拆解电池组的情况下，自动检测电池组中每个电池的电压、电量等参数，对电池组中任意存在问题的电池进行维护与激活，延长电池组使用寿命；同时，在条件允许时利用电池放电能量对需要充电的电池充电，可以节约能源，实现低碳、节能减排。 【关键词】电池组记忆效应自动检测核对性充放电低碳激活 充电电池作为电能储备单元，具有容量大、内阻小、价格便宜等优点，在电力、通信、医疗、银行、铁路/空行/港口调度等许多领域有着广泛的应用，但都或多或少存在一定的记忆效应，而使用最多的铅酸电池更是具有明显的记忆效应，这就要求必须定期对其进行完全充放电操作，称为全核对性充放电。核对性放电可以检查出电池组中蓄电池容量是否正常，并且及时发现老化电池和活化蓄电池。对老化电池进行多次完全充放电使蓄电池内部化学物质活化的操作，称为激活。 电池组在对外供电时将所有的电池一起放电，再进行整体充电，由于电池的个体化差异，使得部分电池过充电或过放电，如果不能及时发现，将会极大降低电池的使用寿命，使电池组提前报废，造成很大浪费。除此之外，铅酸电池中重金属铅占了整个电池组成成分的2/3以上，其生产和回收都对环境造成极大的危害。 传统的核对性充放电方法是用大功率电阻放电，这部分能量被直接消耗；传统的对老化电池激活需要拆解电池组，费时费力且容易造成短路打火事故。 本文提出在不拆解电池组的情况下，实现对电池组中任意单只或多只电池的自动检测、自动充放电、自动进行低碳激活、实时检测防止过充电过放电，延长电池使用寿命的目的；在核对性充放电及对老化电池激活时可利用放电能量，把需要放电电池的放电电量用来对需要充电的电池进行充电，这样既节约能源，又避免了使用电阻放电带来的温升以及散热问题，降低碳排放。 本文结构安排：首先进行系统的整体分析，然后是硬件设计，其次是软件设计，最后做了在不拆解电池组情况下检测任意单个电池的电压、电流、容量以及怎样实现电池组中一个电池给另外一个电池充电的实验，得出了新方法比传统的电池组管理方法效率高和节能的结论。 1 系统的整体分析 在不拆解电池组情况下，本系统可对2个以上同规格可充电电池组成的电池组进行日常维护与自动低碳激活。通过电池选择模块从电池组中选择单个电池，通过检测模块检测出选中电池的各种参数。当对电池组整体充电时，实时检测单个电池电压，可以检测出由于单个电池个体化差异所导致过充电和欠充的电池，
正确选择锂电池充电系统
正确选择锂电池充电系统 正确选择锂电池充电系统 中心议题：决定锂离子充电系统注意事项电池锂离子电池">锂离子电池充电终止方法锂 离子充电应用实例 解决方案：锂离子充电线性解决方案锂离子充电周期波形分析开关式充电解决方案 在有些应用中，较长的电池寿命电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。本文介绍几种可以极大延长电池寿命的锂离子电池充电和放电方法。几乎所有高性能便携式产品都会使用包括锂离子聚合物电池在内的可再充电锂离子电池，这是因为与其他可再充电电池相比，锂离子电池有较高的能量密度、较高的电池电压、自放电少、周期寿命非常长，而且环保，且充电和维护简单。另外，由于其具有相对高的电压 （2.9V至4.2V），因此很多便携式产品都能用单节电池工作，从而简化了产品总体设计。C速率等于特定条件下的充电或放电电流，定义如下：I=M×Cn其中：I=充电或放电电流，单位为A；M=C的倍数或分数；C=额定容量的数值，单位为Ah；N=小时数（对应于C）。以1倍C速率放电的电池将在一个小时内释放标称的额定容量。例如，如果标称容量是1000mAhr,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流，C/10的速率对应100mA的放电电流。通常生产商标定的电池容量都是指n=5时，即5小时放电的容量。例如，上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。理论上该电池在1000mA恒流放电时能够提供1小时的工作时间。然而实际上由于大电池放电时效能降低，此时的工作时间将小于1小时。 给锂离子电池充电的推荐方法是，向电池提供一个±1%限压的恒定电流，直到电池充满电，然后停止充电。用来决定电池何时充满电的方法包括：给总的充电时间定时、监视充电电流或兼用这两种方法。第一种方法采用限压恒定电流，变化范围从C/2到1C,持续2.5至3小时，使电池达到100%充电。也可以使用较低的充电电流，但是 将需要更长时间。第二种方法与第一种方法类似，只是需要监视充电电流。随着电池的充电，电压上升，这与采用第一种方法时完全相同。电池电压达到编程限压值（也称为 浮动电压）时，充电电流开始下降。电流一开始下降时，电池约充电至容量的50%至60%.浮动电压继续提供，直到充电电流降至足够低的水平（C/10至C/20），这时电池
智能锂电池充电管理方案
智能锂电池充电管理方案(1) 2012-07-30 21:59:37 来源:21ic 关键字：智能锂电池充电管理 1 引言 锂离子电池是上世纪九十年代发展起来的一种新型二次电池。由于锂离子电池具有能量密度高和循环寿命长等一系列的优点，因此很快在便携式电子设备中获得广泛应用，也获得了锂电池生产商的青睐。 锂离子电池主要由正极活性材料，易燃有机电解液和碳负极等构成。因此，锂离子电池的安全性主要是由这些组件间的化学反应引起。 在使用中，根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应低于4.2 V，绝对不能过充，否则会因正极锂离子拿走太多，产生危险。其充放电要求较高，一般应采用专门的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电，当恒压充电至0.1 A 以下时，应停止充电。 锂电池的放电由于内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命会缩短，因此在放电时需要严格控制放电终止电压。 因此，设计一套高精度锂离子充电管理系统对于锂离子电池应用是至关重要的。本文介绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。该系统适用于锂离子/镍氢/铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监测等，采用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术，是功能强大、技术指标完善的动力电池充电管理系统。 2 系统构成与设计 充电系统主要由n 个(可扩充)充电模块和上位PC 机监控软件组成。支持充电过程编程，可按恒流充电、恒压充电等多种工况进行相应组合设置工作步骤，除了具有硬件过压过流保护，还允许用户定义每个通道的过电压、过电流等参数值，具备数据采集、存储、通讯及分析功能，具有掉电保护功能，不丢失数据。另外还配置锂电池管理系统，它主要由充电机、主控单元、数采单元和人机界面组成，硬件组成框图如图1 所示。
基于智能化锂电池充电管理系统的研究
摘要 本文主要介绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。该系统适用于锂离子、镍氢、铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监测等，采用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术，是功能强大、技术指标完善的动力电池充电管理系统[ 1]。 关键词：智能化锂电池恒流恒压充电系统SMBus1.1 引言 随着社会经济的迅速发展，移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及，消费者对电池电能要求日渐提高；人们希望在获得大容量电能的同时, 能够尽量减轻重量, 提高整个电源系统的使用效率和寿命。锂电池作为上世纪九十年代发展起来的一种新型电池[ 2], 因具有能量密度高、性能稳定、安全可靠和循环寿命长等一系列的优点，很快在便携式电子设备中获得广泛应用，更获得了广大消费者的青睐。由此可见，设计一套高精度锂电池充电管理系统对于锂电池应用至关重要。 1 锂电池充放电原理 锂电池主要由正极活性材料、易燃有机电解液和碳负极等组件构成[ 3]。因此，锂电池的安全性能主要是由这些组件间的化学反应所决定的。 根据锂电池的结构特性，锂电池的最高充电电压应低于4.2 V[ 4]，不能过充，否则会因正极锂离子拿走太多，发生危险。其充放电要求较高，一般采用专门的恒流恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电状态，当恒压充电至0.1 A以下时[ 5]，应立即停止充电。 锂电池的放电由于内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极[ 6]，以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则电池寿命会缩短，因此在放电时需要严格控制放电终止电压。
基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计
题目：基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计系部：电子信息系 专业：应用电子技术 学号： _ 学生姓名： ___ ____ 指导教师： _____ ___ 职称： ______ ___ 目录 1摘要 (2) 1.1 课题研究的背景 (3) 1.2镍氢电池、镍镉电池与锂离子电池之间的差异 (4) 1.3 课题研究的意义 (5) 2 电池的充电方法与充电控 (6) 2.1电池的充电方法和充电器 (5) 2.1.1 电池的充电方法 (5) 2.2 充电控制技术 (9) 2.2.1 快速充电器介绍 (9) 2.2.2 快速充电终止控制方法 (10) 3锂电池充电器硬件设计 (12) 3.1 AT89C51 (13) 3.2 电压转换及光耦隔离电路部分 (15)
3.3 充电控制电路部分 (17) 3.3.1 MAX1898充电芯片充电芯片充电芯片充电芯片 (17) 4 锂电池充电器软件设计 (22) 4.1程序功能 (22) 4.2 主要变量说明 (22) 4.3 程序流程图 (23) 致谢 (28) 参考文献 (29) 1摘要 本课题设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。阐述了系统的软硬件设计。以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。 该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。 关键词：充电器；单片机；；锂电池；MAX1898 Abstract：This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency. The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's
动力锂离子电池智能管理系统数据采集单元设计_张华锋
Vol.33 No.4 2013.4 船电技术|应用研究 37 动力锂离子电池智能管理系统 数据采集单元设计 张华锋1，廖菲2，管道安1，彭元亭1 (1. 武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064 ；2. 武汉电信网络监控部， 武汉 430030) 摘 要：分析了锂电池各运行参数的特点，设计了一种用于锂电池智能管理系统的数据采集方法，通过改进的测量方法实时测量锂电池组的单体电池电压、温度及充放电电流，并通过CAN 总线传至上层节点，为锂电池的智能管理提供现场数据。着重介绍了该数采单元的设计原理以及软硬件设计。 关键词：锂离子电池 数据采集 CAN 总线 智能管理系统 中图分类号：TP302.1 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2013）04-0037-03 The Design of Data Acquisition System for SMBS Based on CAN Bus Zhang Huafeng 1 , Liao Fei 2 , Guan Dao’an 1，Peng Yuanting 1 （1.Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, CSIC , Wuhan 430064 , China; 2. Chinatelecom Wuhan Branch, Wuhan 430030, China ） Abstract: This paper analyzes the characteristics of working parameters for lithium ion batteries, and designs a kind of data acquisition method for SMBS. It provides field data acquisition for the intelligent management system of lithium ion batteries by measuring the voltage and temperature of single cell, charge current and discharge current in real time, and transmits data upward with CAN bus. It introduces the principles, hardware and software design of data acquisition in detail ． Keywords: lithium ion battery; data acquisition; CAN Bus; intelligent management system 1 引言 锂离子电池由于具有电压高、能量密度高、无 “记忆效应”、放电曲线平缓，绿色环保等优点逐步 在动力电池方面获得应用。锂电池过充、过放电、短路、温度、单体电压不一致性等都会对使用效率、使用寿命及使用安全产生影响。因此，获得锂电池的运行参数从而对其进行实时监控是非常必要的。 在研制的锂电池智能管理系统中，通过实时测量锂电池组的单体电池电压、单体电池温度、及充放电电流，实现对锂电池组运行参数的实时监测，并通过总线将数据传至上层节点进行分析处理，据此对锂电池系统进行相关控制，实现锂电池系统的高效，高寿命运行。本文重点对锂电池智能管理系 收稿日期：2012-08-24 作者简介：张华锋（1979－），男，工程师。研究方向：化学电源测控技术及船舶电力推进系统监控技术。 统的数据采集方法进行研究，通过CAN(Controller Area Network)总线为锂电池智能管理系统实时提供电池各运行参数。 2 电池运行参数测量 2.1 单体电池电压测量 单节锂电池电压较低，很多场合需要串联使用，而电池组的性能取决于最差的那节电池。因此 测量串联电池组单节电池的电压成为必要而又关键的技术。 共模测量[1]和差模测量是测量串联电池组各节电池电压的两种方法。当串联电池数较多而且对测量精度要求较高时，只能采用差模测量。由于两个测量端存在较高的共模电压，所以不能采用模拟开 关选通，也不能直接测量。工业上广泛采用机械继 电器实现多路电压选通，通过隔离放大器隔离共模电压；这种方法在使用寿命，精度，抗干扰等方面
11.1V锂电池充电器设计
11.1V锂电池充电器设计 【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。 【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制 1.引言 11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。 2.锂电池的充电方法 锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。阶段四为涓流充电，恒压充电结束后，电池已经基本充满，为了维持电池电压，可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电，到此锂电池充电过程结束。 3.充电器的硬件电路设计 本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成，电路原理图如图1所示。 3.1 主控芯片
锂电池充电保护方案
方案一：BP2971 电源管理芯片 特点 ·输入电压区间（Pack+）：～12V ·FET 驱动 CHG和DSG FET驱动输出 ·监测项 过充监测 过放监测 充电过流监测 放电过流监测 短路监测 ·零充电电压，当无电池插入·工作温度区间： Ta= -40～85℃·封装形式: 6引脚 DSE（） 应用 ·笔记本电脑 ·手机 ·便携式设备 绝对最大额定值 ·输入电源电压：～7V
·最大工作放电电流：7A ·最大充电电流： ·过充保护电压（OVP）： ·过充压延迟： ·过充保护电压（释放值）：·过放保护电压（UVP）：·过放压延迟：150ms ·过放保护电压（释放值）： ·充电过流电压（OCC）：-70mV ·充电过流延迟：9ms ·放电过流电压（OCD）：100mV ·放电过流延迟：18ms ·负载短路电压：500mV ·负载短路监测延迟：250us ·负载短路电压（释放值）：1V 典型应用及原理图
图1：BP2971应用原理图 引脚功能 NC（引脚1）：无用引脚。 COUT（引脚2）：充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到 DOUT（引脚3）：放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到 VSS (引脚4)：负电池链接端。此引脚用于电池负极的接地参考电压 BAT（引脚5）：正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用的输入电容接地。 V-（引脚6）：电压监测点。此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，
过流以及短路电压。 芯片功能原理图 芯片功能性模式 监测参数 参数可变（选）区间过充监测电压～ 50mV steps V OVP
智能型的铅酸蓄电池管理系统
应用天地 A PPL ICA TION NO TES 智能型的铅酸蓄电池管理系统 ■华侨大学 钱江凌朝东 摘 要铅酸蓄电池产业是21世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系。本文以MB95F136为核心,设计了一种高精度、低价位的智能型铅酸蓄电池管理系统,实现了对铅酸蓄电池温度、电量、状态的实时监测,并通过输出控制信号实现铅酸蓄电池的自我保护。该系统还可以通过“自动更改”记录电池内部参数的变化,从而有效地适应因使用而对蓄电池电量产生的影响,能准确地计算出蓄电池的电量。 关键词铅酸蓄电池 MB95F136 智能功率模块 引 言 铅酸蓄电池行业与电力、交通、信息等产业发展息息相关,在汽车、叉车等运输工具和大型不间断供电电源系统中处于控制地位,是社会生产经营活动和人类生活中不可或缺的。我国蓄电池行业规模相当庞大,应用也非常广泛,鉴于铅酸蓄电池的使用不当带来的问题(如硫化、容量减小、使用寿命缩短等),实现蓄电池的智能化管理显得非常必要,而国内目前应用于该领域的嵌入式系统产品很 少。本设计利用8位微控制器MB95F136来实现对铅酸蓄电池的智能管理,包括电池的充放电监测控制、电池容量检测及显示与报警等,从而有效地实现对铅酸蓄电池系统的智能化管理,提高了蓄电池的使用寿命,降低了维护成本。 1 系统概述 本设计充分利用MB95F136的特点实现对蓄电池电压、电流及温度的实时在线监测。智能控制系统的充放电过程,可以显示蓄电池的电量,对不正确的、或对电池寿命有较大损害的使用状况予以控制和报警提示,可以在电池需要充电时提醒用户及时充电或者切换备用电源 ,防止过充过放等。为实现对铅酸蓄电池的智能化管理,系统通过实时对蓄电池的动态参数进行自动修正来获得准确的计算依据,从而计算出准确的电量和蓄电池的状态信息,并取得蓄电池的充电参数。 本文设计的蓄电池管理系统主要有以下几个功能: ①实时监测蓄电池的温度,通过温度及其他参数来计算蓄电池的充放电参数,避免因使用不当或蓄电池温度过高等因素缩短蓄电池的寿命。 ②实时监测蓄电池的端电压和电流,若发现电池容量小于警戒阈值,即提醒充电或自动切换备用电池。 ③能通过对参数的分析计算出蓄电池的剩余容量,并通过数码管实时显示出来。 ④系统能够自动修正蓄电池的内部参数来适应因使用给蓄电池带来的一些变化,还能通过控制充放电电路获得更好的充电效果。 本系统结构如图1所示。 图1 系统结构框图 2 系统硬件设计 2.1 系统控制核心 本系统在设计上采用F2MC28FX系列单片机MB95F136作为系统的控制核心。MB95F136在系统中不仅要实时监测蓄电池的电流、电压、温度等参数以及系统运行状态,还必须根据所采集到的数据进行处理,并对充电控制模块输出控制信号以实现对蓄电池系统的智能管理;同时,还负责实现按键控制和系统状态输出显示。Fujit su公司的MB95F136采用的是0.35μm低漏电工艺技术,掩膜产品可以在1.8V和1μA的低耗电工作模式