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计算机测量与控制．２０２０．２８（１１） 犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾 ·２２２ ·收稿日期：２０２００３３１； 修回日期：２０２００５０６。
基金支持：湖南省自然科学基金（２０１８ＪＪ５０４２）；湖南省教育厅科学研究青年项目（１９Ｂ３７９）作者简介：魏丽君（１９８３），男，湖南娄底人，硕士，副教授，主要从事电子技术、智能仪器仪表方向的研究。
通讯作者：李小霞（１９８２）女，河南开封人，硕士，讲师，主要从事电子技术，自动化控制方向的研究。
文章编号：１６７１４５９８（２０２０）１１０２２２０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２０．１１．０４５ 中图分类号：ＴＮ７９１文献标识码：Ａ基于犛犜犕３２的锂电池充放电系统的研究与设计魏丽君，李小霞（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲 ４１２００１）摘要：锂电池是当前便携式手持电子设备可循环充放电电池的首选，但是锂电池在使用过程中可能存在过冲、过放、过流充电以及充电时间过长后产生高温的问题，从而影响电池使用寿命，甚至出现安全事故，为解决以上问题，提高锂电池使用效率，文章基于ＳＴＭ３２平台设计了一款锂电池充放电管理系统，通过软硬件的设计和实验测试，该系统实现了对锂电池充放电路径管理、对充放电的参数及电池的状态实现了实时准确监测，准确度高达９８．４％，ＤＣ－ＤＣ输出电压稳定在５Ｖ±０．００２Ｖ范围内，当负载在２００Ω到１０００Ω范围内时，输出电压非稳定在＋５Ｖ，小于１００Ω后，输出电压会有适度下降，极大提高了电池的使用效率，该成果已在企业项目中得到了应用。
关键词：锂电池；充放电管理系统；电池容量ＳＯＣ；电量检测犚犲狊犲犪狉犮犺犪狀犱犇犲狊犻犵狀狅犳犔犻狋犺犻狌犿犅犪狋狋犲狉狔犆犺犪狉犵犻狀犵犪狀犱犇犻狊犮犺犪狉犵犻狀犵犛狔狊狋犲犿犅犪狊犲犱狅狀犛犜犕３２ＷｅｉＬｉｊｕｎ，ＬｉＸｉａｏｘｉａ（ＨｕｎａｎＲａｉｌｗａｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈｏｉｃｅｏｆｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅｂａｔｔｅｒｙｆｏｒｐｏｒｔａｂｌｅｈａｎｄｈｅｌｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓ．Ｈｏｗｅｖ ｅｒ，ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｕｓｉｎｇｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ，ｔｈｅｒｅｍａｙｂｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｏｖｅｒｆｌｕｓｈｉｎｇ，ｏｖｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ，ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｆｔｅｒｔｏｏｌｏｎｇｃｈａｒｇｉｎｇｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈｍａｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｂａｔｔｅｒｙａｎｄｅｖｅｎｃａｕｓｅｓａｆｅｔｙａｃｃｉｄｅｎｔｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ，ＡｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｓｔ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｌ ｉｚｅｓｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｐａｔｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｂａｔｔｅｒｙ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｉｓａｓｈｉｇｈａｓ９８．４％．ＴｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｏｆＤＣ－ＤＣｉｓｓｔａｂｌｅｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ５Ｖ±０．００２Ｖ．Ｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｉｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２００Ωｔｏ１０００Ω，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｎｏｔｓｔａｂｌｅｉｎ＋５ＶＷｈｅｎｉｔｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１００Ω，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｗｉｌｌｄｒｏｐｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｂａｔｔｅｒｙ．Ｔｈｉｓａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｐｒｏｊｅｃｔｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ；ｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ；ｂａｔｔｅｒｙｃａｐａｃｉｔｙＳＯＣ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｑｕａｎｔｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ０ 引言信息时代的来临使得便携式手持电子设备得到了越来越广泛的应用，电子阅读、网页浏览、网上办公、娱乐影音等极大丰富了人们的生活，与此同时，电子产品的电池续航能力得到了越来越多的关注，锂离子电池作为便携式手持电子设备可循环充放电的首选材料，在使用过程中依然可能存在过充、过放、过流充电以及充电温度过高从而影响电池的使用效率，甚至还出现过充放电过程中电池爆炸的安全事故，因此，设计一款实时监控电池充放电状态参数的电池管理系统迫在眉睫。
bms研究报告BMS (Battery Management System)研究报告一、引言随着电动车、储能系统和可再生能源的广泛应用，锂电池的需求不断增长。
BMS作为一种关键技术，用于监测、控制和保护锂电池系统，已经成为锂电池应用领域的重要研究领域。
本研究报告旨在对BMS的功能、结构和发展趋势进行综述和分析。
二、BMS的功能及原理1. 电池状态估计：BMS可以通过测量电池的电压、电流、温度等参数来估计电池的状态，包括剩余容量、剩余寿命等。
这对于电池的使用和维护非常重要。
2. 电池保护：BMS能够检测电池的过充、过放、过流、短路等故障，及时采取保护措施，以防止电池受损或发生事故。
3. 充电控制：BMS可以对充电过程进行控制，包括充电电流、充电时间等，以确保充电过程有效、安全。
4. 能量管理：BMS可以优化电池的使用，控制电池的放电、充电过程，以最大程度地延长电池的使用寿命。
5. 数据采集与通讯：BMS可以采集电池的各种数据，并与其他设备进行通讯，如车辆控制器、电网等，实现信息的交换和共享。
三、BMS的结构及关键技术1. 传感器：BMS使用电压传感器、电流传感器、温度传感器等来获取电池的参数，保证数据的准确性。
2. 控制器：BMS使用控制器来处理电池的数据，进行状态估计、故障检测和控制等操作。
3. 保护电路：BMS使用保护电路来实现对电池的保护，包括过充保护、过放保护、过流保护等。
4. 通信接口：BMS使用通信接口进行数据的传输和通讯，如CAN总线、RS485、TCP/IP等。
5. 算法：BMS需要使用各种算法来实现电池的状态估计、故障检测、能量管理等功能，如卡尔曼滤波、最大功率点跟踪等。
四、BMS的发展趋势1. 功能集成化：BMS将具备更多的功能，如故障自诊断、容量精确估计、多电池并联管理等，以满足不同应用的需求。
2. 安全性提升：BMS将进一步提升对电池的保护能力，加强对电池的故障检测和处理能力，以提高电池系统的安全性。
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
一、电池充电系统概述
锂离子电池充电系统是一种针对锂离子电池充电的系统，它是利用可
编程控制器或单片机技术的智能化充电系统。
通常，它可以对电池进行分
析测试，检测电池的容量、温度，根据结果调整电流，充电电压等，以保
证电池充电过程的安全性，并可以提高电池的充放电效率，减少电量损耗。
二、电池充电系统基本组件
1.可编程控制器或单片机：主要用于系统的智能控制，可以根据电池
的充电状态进行充电电流和电压等参数的调整，以保证电池的充电安全性。
2.电池充电电路：由电源，半导体三极管控制器，负载和电流传感器
组成。
此充电电路用于提供充电电流和电压，检测电池参数，以确保电池
充电过程的安全性。
3.充电控制芯片：此芯片主要用于对电池状态和参数的监测，根据监
测结果，调整充电电流和电压，以提高充放电效率。
3.电压电流检测电路：可检测电池充电电流和电压，并将检测结果反
馈给可编程控制器或单片机，以实现充电控制。
4.电池温度检测电路：可检测电池内部的温度，以便调整温度，确保
电池的安全性。
三、电池充电系统的基本工作原理。
智能化锂离子电池管理系统的设计与实现
林枫; 王月忠
【期刊名称】《《微计算机信息》》
【年(卷),期】2005(21)3
【摘要】采用国际先进的电源管理技术、单片微处理器监控技术、综合检测保护技术设计思想,实现对锂离子电池组进行充电、放电、管理、维护、保养的总体设计要求,满足用户操作简单、实用可靠的实际使用需求。
本文给出了智能化锂离子电池管理系统的结构原理框图,并阐明了系统的功能方案和程序设计思想。
【总页数】3页(P78-79,142)
【作者】林枫; 王月忠
【作者单位】100083 北京市海淀区学院路37号北京航空航天大学203教研室【正文语种】中文
【中图分类】TP393
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锂离子电池智能充电控制器的研究与设计摘要：本文论述了一种先进的锂离子电池充电控制器设计：在充电前检测电池的电压值，再对电压过低的电池进行涓流充电。
当电池最终浮充电压达到4.2V时，充电过程终止，整个过程由低功耗MCU 进行控制。
在检测到温度升高时，内部的热限制电路将自动减小充电电流。
再结合专用的控制执行和保护电路，实现了锂离子电池充电控制的智能化。
该设计通过了理论分析与实物制作测试，证明了该设计可行、可靠。
关键字：锂电池；充电；保护电路；MCU1 引言便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代，而便携设备的一个重要供电方式是采用电池供电，锂电池是近十几年才发展起来的一种新型电源。
聚合物锂离子电池在电子消费类产品中有广泛的应用，要求设计出一款通用型的锂离子电池充电控制器，能对较大容量的电池（2000mAh以上）进行智能充电。
对锂离子电池的充电特性进行研究，设计出充电控制电路，充电过程以LED指示灯显示。
锂离子电池在各类电子产品中获得了广泛的应用，所以该课题的设计具有较强的实际意义。
具体设计细节指标如下：（1）对锂离子电池的充电特性进行研究；（2）正确设计充电控制电路及保护电路；（3）完成电路原理图设计；（4）完成系统的调试分析。
2 锂离子电池的充电特性和充电方法2.1 锂离子电池充放电特性在电压方面，锂电池电池对充电终止电压的精度要求很高，误差不能超过额定值的1%。
终止电压过高，会影响锂离子电池的寿命，甚至造成过充电现象，对电池造成永久性的损坏;终止电压过低，又会使充电不完全，电池的可使用时问变短。
.图2.2显示了充电终止电压对电池寿命的影响。
可以看到，充电终止电压越高，电池寿命越短，4.2V是充电曲线函数的拐点。
因此，结合充电终止电压对电池容量和电池寿命的影响，一般将充电终止电压设定在4.2V。
2.2锂离子电池充电方法这款充电器采用恒流恒压的充电方案。
在CC/CV充电器中，充电通过恒定电流开始。
基于单片机技术的锂电池充放电管理系统设计摘要：随着科技的不断进步，锂电池逐渐取代了传统的镍氢电池和铅酸电池，成为了一种常见的电池类型。
然而，由于锂电池具有较高的电化学能量密度和较低的运行电压，其充放电过程需要严格控制，否则会产生安全风险。
本文基于单片机技术，设计了一种锂电池充放电管理系统，实现了对锂电池的充电和放电过程的自动控制和监测。
系统采用了多种保护措施，包括过压保护、欠压保护、过流保护和过温保护等，确保了锂电池的安全和稳定运行。
关键词：锂电池；充放电管理系统；单片机技术；安全保护Abstract：With the continuous progress of technology, lithium batteries have gradually replaced traditional nickel-hydrogen batteries and lead-acid batteries, becoming a common type of battery. However, due to the high electrochemical energy density and low operating voltage of lithium batteries, the charging and discharging process needs to be strictly controlled, otherwise there will be safety risks. In this paper, based on the single-chip microcomputer technology, a lithium battery charging and discharging management system is designed to achieve automatic control and monitoring of the charging and discharging process of lithium batteries. The system adopts multiple protection measures, including over-voltage protection, under-voltage protection, over-current protection and over-temperature protection, ensuring the safety and stable operation of lithium batteries.Keywords: lithium battery; charging and discharging management system; single-chip microcomputer technology; safety protection1.引言随着手机、平板、笔记本电脑、电动自行车等电子设备的不断普及，锂电池已成为一种不可或缺的能源来源。
单片机智能化锂电池管理技术应用随着科技的发展，锂电池逐渐成为了主流的能源存储装置。
为了提高锂电池的充放电效率和安全性能，单片机智能化锂电池管理技术开始被广泛应用。
本文将针对单片机智能化锂电池管理技术的应用进行探讨。
一、单片机智能化锂电池管理技术的基本原理单片机智能化锂电池管理技术是通过内置的智能化控制程序，实现对锂电池的充放电控制、状态监测和故障保护等功能。
其基本原理包括以下几点：1. 充放电控制：单片机可以根据预先设定的充放电策略，自动进行充电和放电控制。
通过对电流、电压、温度等参数的监测，单片机可以及时调整充放电电流和电压，以实现最佳的充放电效率。
2. 状态监测：单片机可以实时监测锂电池的电流、电压、温度等参数，通过内部的算法和模型，可以快速准确地判断锂电池的状态，如充电状态、放电状态、容量损失等，并及时进行相应的管理措施。
3. 故障保护：单片机可以监测锂电池的异常情况，如过充、过放、短路等，一旦发现异常，单片机会立即采取保护措施，如切断充电或放电电路，以保护锂电池的安全性。
二、单片机智能化锂电池管理技术的应用领域单片机智能化锂电池管理技术广泛应用于各个领域，下面将介绍其中几个主要的应用领域。
1. 电动车辆：电动车辆是锂电池的主要使用领域之一。
通过单片机智能化锂电池管理技术，可以实现对电动车辆的电池组进行均衡充放电控制，提高电池的使用寿命和充电效率，同时还可以监测电池组的状态，提前预警可能出现的故障情况，确保电动车辆的安全性能。
2. 太阳能储能系统：太阳能储能系统是将太阳能转化为电能存储起来供日常使用的系统。
单片机智能化锂电池管理技术可以实现太阳能储能系统的充放电控制和电池的状态监测，通过对太阳能、电池和负载进行精确的控制和优化，提高能源的利用效率。
3. 便携式电子设备：智能手机、平板电脑等便携式电子设备广泛使用锂电池作为电源。
通过单片机智能化锂电池管理技术，可以有效控制充放电过程，避免过充过放引起的安全风险，同时也可以提供更准确的电量预测功能，方便用户合理安排使用时间。
新能源电池及其管理系统的研究在当今世界，能源问题日益凸显，传统的化石能源不仅储量有限，而且使用过程中会带来严重的环境污染。
因此，寻找和利用清洁、可再生的新能源成为了全球各国共同的追求。
新能源电池作为新能源领域的关键技术之一，正逐渐改变着我们的生活和能源格局。
与此同时，为了确保新能源电池的安全、高效运行，电池管理系统的研究也显得至关重要。
新能源电池主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池等。
其中，锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命、低自放电率等优点，成为了目前新能源汽车、便携式电子设备等领域的主流选择。
锂离子电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的嵌入和脱出。
在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解质嵌入到负极材料中；在放电过程中，锂离子则从负极脱出，嵌入到正极中，从而实现电能的存储和释放。
然而，锂离子电池在实际使用中也面临着一些挑战。
例如，电池的性能会受到温度、充放电速率、循环次数等因素的影响。
高温可能导致电池内部材料的分解和副反应的发生，从而降低电池的性能和安全性；过快的充放电速率可能会引起电极极化，影响电池的容量和寿命；随着循环次数的增加，电池的容量会逐渐衰减。
为了解决这些问题，电池管理系统应运而生。
电池管理系统就像是电池的“大脑”，它负责监控电池的状态，包括电压、电流、温度、剩余电量等参数，并根据这些参数对电池进行管理和控制。
通过精确的监测和控制，可以有效地提高电池的性能和安全性，延长电池的使用寿命。
电池管理系统的核心功能之一是电池状态监测。
它通过传感器实时采集电池的各种参数，并将这些数据传输给控制单元进行处理和分析。
例如，电压监测可以帮助判断电池是否处于正常工作范围，电流监测可以用于计算电池的充放电容量，温度监测则可以防止电池过热。
另一个重要功能是电池均衡管理。
由于电池组中的各个单体电池在制造过程和使用过程中不可避免地存在差异，导致它们的容量、内阻等参数不一致。
如果不进行均衡管理，容量较小的电池可能会先于其他电池充满或放空，从而影响整个电池组的性能和寿命。
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。
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