文档介绍：浙江大学电气工程学院
硕士学位论文
子母式多节串联锂电池组管理芯片设计
姓名:金津
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:何乐年
20100101
摘要近年来,锂离子电池由于其高压高能比、无记忆效应、低自放电率等一在动力能源中逐步使用,常用于笔记本电脑和动力工具等。现有的多节串联埋电池组管理多用一块单片机配合多个专用保护芯片或采用高压工艺设计的用于任意节数的锂离子电池组,每节电池配合一块子片采集电池状态信息,并通过独特的串联通信机制,将这些信息与相邻的子片通信处理,最后传递护、电池组温度保护等功能外,还通过独特的机制实现了充电时的快速均衡状态与报警指示等实用功能。系列卓越性能,已然成为便携式电子产品市场最常用的可充电电源,并开始专用管理芯片实现,成本高、可靠性差或精度低。鉴此,本文研究了锂电池的各种保护和管理方案,提出了一种新颖的子母式管理芯片系统,该系统适给母片,母片作为处理器处理这些信息并返回控制命令,同时母片完成与充电器及放电回路的直接沟通。特别的是,子片与母片均可用低压标准工艺实现,使低压工艺管理高压应用成为可能。该子母式系统除完成必要的充电过压一二级保护、放电欠压一二级保和放电时的鞯髦乒δ埽送饣辜闪丝刂芁的电量显示、计时、关键词:锂离子电池,电池管理,充放电保护,串联通信机制,充电均衡,鞯髦摘要
琇猧琱,—,琲,猚—瑆—猚——瑆.,浙江大学硕上学位论文.
,/—猇,:—,浙江大学硕十学位论文,
插图和附表清单插图饩龇桨浮馕Я油肌饩龇桨浮饩龇桨浮低晨蛲肌锂电池组子母芯片式管理系统结构雏形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..子片结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯母片结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯子片上电重置模块电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯?榉抡娌ㄐ巍子片电压基准模块电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯误差放大器电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯子片电压基准的温度特性与稳定性仿真波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图迟滞比较器电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图迟滞比较器迟滞环仿真波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯充放电保护模块电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..充放电保护仿真波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯充电均衡电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..含寄生电阻与电池内阻的简化结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.锂离子电池仿真等效模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..信号的必要性说明图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.单片充电均衡电路仿真波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯子片串连通信电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.上传信号总波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.上传信号上升沿波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯上传信号下降沿波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯下传信号总波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.下传信号上升沿波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯下传信号下降沿波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯谧悠3涞缦低撤抡妗子片信号传递电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..母片上电重置模块电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..偕系绶抡娌ㄐ瓮肌图图浙江大学硕上学位论文
焖偕系绶抡娌ㄐ瓮肌母片电压基准模块电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..母片电压基准的温度特性与稳定性仿真波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯充电管理功能电路结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.藕诺缏吩硗加氩ㄐ瓮肌藕诺缏吩硗加氩ㄐ瓮肌充电管理仿真波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..放电管理功能电路结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.调制软启动与鞯髦品抡娌ㄐ瓮肌调制软启动仿真波形细节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.鞯髦品抡娌ㄐ蜗附凇过流延时保护原理与波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯放电欠压延时保护原理与波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..非J较路诺绻餮邮北;げㄐ瓮肌J较路诺缜费贡;げㄐ瓮肌J较路诺绻卤;げㄐ瓮肌简单三角波发生原理与波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.不规范的三角波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..固定周期单边控制三角波发生原理与波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯精确电流源电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.三角波发生器与加法电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.三角波发生器仿真波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.三角波发生器仿真波形启动细节图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..三角波发生器仿真波形稳定细节图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..有源低通滤波器电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..有源低通滤波器频率响应波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.加法电路仿真波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..状态显示与报警电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..附表锂电池与其他充电电池的额定电压及能量密度对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表寄?榈母骰祭砺壑怠旁路基准及充电终止阈值跳变逻辑参数表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..充电