基于SoC的智能锂离子动力电池管理系统设计.pdf

基于 SoC的智能锂离子动力电池管理系统设计 基于SoC的智能锂离子动力电池管理系统设计 ManagementSystem forIntelligenceLithium-ion PowerBatteryBasedON SoC 刘文昊 ’ 陈敬远 沈 炜 ’ (1浙江理工大学信息电子学院，浙江 杭州 310018；2浙江传媒学院，浙江 杭州 310018) 摘 要 针对 目前锂离子动力电池保护电路扩展性和可靠性差的缺陷，设计了一种基于片上系统的锂离子动力电池保护电路， 详细介绍了电路的硬件和软件设计 ，实现 了灵活高效的锂 离子动力电池管理方案 。 关键词 ：智能锂离子动力电池 ，SoC，管理系统 Abstract Aimed atthedefectofpoorreliabilityandscalabilityforthe currentlithium-ionbattery protection circuit，a protectioncir- cultoflithium—ion powerbattery based onSoC wasdesigned．The hardware and software design ofprotection circuitis in· troduced indetail．a flexible and highlyefficientlithium-ion battery managementprogram isachieved． Keywords：intelligence Iithium—ionpowerbattery．SoC。managementSystem 目前锂离子动力电池保护技术有两种：一种是基于专 门的 池组的温度超过 50~2~C或者放 电过程 中电池组的温度超过 保护芯片的，这种 电路一般只针对 四节 电芯 以下的动力 电池 ，可 70~2~时，控制板切断相应的回路进行过温保护；均衡 电路必 扩展性差；另一种是基于模拟 电路的，这种 电路相对精度低，保 须保证充电和放 电结束时任意两串电芯间的电压差不得超过 护可靠性差。因此，使用片上系统(SoC，System—on-Chip)结合 20mY；电压显示用不同的电池 电压表示不同的容量 ，使用四个 外围电路的技术 ，实现了灵活、低成本、高效率的智能锂离子动 LED显示。 力电池管理方案。 2 系统硬件设计 1 系统框 图及原理 2．1采样 电路 使用 SoC结合外围电路的技术完全可以应用于锂离子 电 1)电压采样。关键在于怎样获得单节电芯的端电压。为了尽 池的管理，在该方案中，SoC芯片选用 PIC16F887，用于管理外 可能减小外围电路的复杂度，便于集成，降低成本。本系统采用 围电路 ，因此，PlCl6F887不需要直接面对高电压、大电流，而只 电阻分压网络对 电池组进行分压，获得每节电芯对地的电压，单 需要处理外围电路传递的信号，从而实现灵活高效的控制。 节电芯端 电压的计算放在 PIC16F887的程序中进行。第 n节电 为方便起见，假定锂离子动力 电池采用 5节 18650电芯串 芯的端电压等于第n节电芯对地的电压减去第 n-1节 电芯对 联而成 ，充 电采用先恒流再恒压的充电方法 。恒流充 电电流为 地的电压，依次类推。 2．5A，恒流充电截止电压为4．2V，恒压充电截止 电流为 O．1A。放 2)电流采样。采用精密电流采样 电阻进行采样。为了减小功 电电压下限为 2．5V。系统原理 图如 图 1所示。 耗 ，采样 电阻阻值要尽量小，这里采用 2mn，精度为 0．1％的精