低功耗鋰離子電池管理系統的設計

為了滿足微功耗面應用，提高安全功能，提出了超低功耗鋰離子電池處理系統的規劃方法。本方法選擇雙向高端微電流檢測電路，結合開路電壓和電荷積分算法完成電量檢測。選擇紐扣電池代替DC/DC降壓電路，降低最大功耗。該系統具有基極保護、剩余功率檢測、缺陷記錄等功能。鋰離子電池處理系統在表面表現出良好的穩定性和可靠性，工作電流均勻僅為145A。

隨著電子技術的飛速發展，儀器儀表的應用范圍不斷擴大，電池電源已成為重要的選擇。電池處理系統是電池安全運行的有力保證。目前的電池處理系統大多計劃使用大容量電池組和較短的電池壽命。這種處理系統所服務的器件功耗高，電池周期短，處理系統本身的功耗不低，不適合在低功耗的表面應用。在氣體的遠程監測表面，均勻系統的電流只有幾毫安，要在低溫下持續工作6個月以上。為了滿足本項目的應用，本文介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統的規劃方法。具有底座保護、電量測量、充電平衡、缺陷記錄等功能。實驗表明，該系統功能完善，滿足規劃要求。

1.系統的整體結構

低溫鋰離子電池處理系統重要由基極保護電路、電量計、平衡電路和二次保護組成，如圖1所示。

圖1低溫鋰離子電池處理系統結構

根據低功耗的考慮，在規劃中選擇了很多低功耗的器件，如MSP430FG439低功耗單片機作為處理器。參考電壓為REF3325，功耗極低，僅3.9db;運放使用LT1495，工作電流僅1.5a;數字電位器采用AD5165，靜態電流低至50nA。在間歇式運行電路中加入功率處理電路，運行電流大，降低了能耗。

低溫電池組的附加電壓為14.8v，由4個電池串聯而成，每個電池包含8個單體電池。正常工作電壓2.5v~4.2v。每個采集周期采集每組電池的電壓，處理器根據電壓對保護實現電路進行指令，并執行相應的保護動作。均衡電路的末端是一個單片微型計算機和一個晶體管，而不是一個專用的均衡芯片。系統記錄存儲裝置中電壓、電流、溫度、電池壽命、剩余電量等異常信息的最大值。處理器供應TTL通信接口，現場計算機通過TTLRS232轉換模塊讀取存儲設備中的日志。為了防止充電過程中單片機崩潰，保護失效。新增二次保護電路。若電壓超過預置值，則啟動二次保護電路對三端熔斷器進行熔斷，防止事故的發生。

2.硬件規劃

2.1保護實現電路

保護執行電路是保護動作的執行機構，CH是充電控制開關，DISCH是放電控制開關。通過控制CH和DISCH可以實現相應的保護動作，如圖2電路圖所示。

保護電路實現

圖2保護實現電路

CH和DISCH在正常運行時被設置為低電平，當M1和M2同時打開時。當放電過流或過放電發生時，DISCH設置為高電平。此時，Q2斷開，通過Q3靈敏地放電M2柵電容的電荷，使M2瞬間閉合，保護結束。當有充電流時，可將CH調至高電平，關閉M1。電路的MOSFET選擇IRF4310,MOSFET的導通電阻是只有7k,流可以高達140。