BQ2013H在鉛酸蓄電池電量監(jiān)測中的應(yīng)用

摘要：基于TI公司的電源管理芯片BQ2013H與STC89C52單片機，實現(xiàn)對鉛酸蓄電池電量的實時監(jiān)測。根據(jù)實際使用蓄電池的標(biāo)定容量，通過BQ2013H芯片可編程引腳設(shè)置初始容量，在蓄電池充電或放電過程中，通過監(jiān)測蓄電池負(fù)極與地之間的檢測電阻的電壓，來確定蓄電池的充放電狀態(tài)。由5個LED指示可用容量，也可以由單片機通過HDQ協(xié)議與BQ2013H芯片通信，讀出相關(guān)寄存器值，計算得到蓄電池的剩余容量。
關(guān)鍵詞：BQ2013H；STC89C52；HDQ協(xié)議；鉛酸蓄電池；電量監(jiān)測

引言
蓄電池作為較長時間供電電源，廣泛應(yīng)用于交通、通信、控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。為保證用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對蓄電池剩余電量的監(jiān)測是一項很重要的工作，常用的檢測方法有：密度法、開路電壓法、放電法和內(nèi)阻法。這4種方法的缺點是測量精度低，不適合在線測量，電路設(shè)計復(fù)雜或算法繁瑣。本文介紹一款TI公司的電源管理芯片BQ2013H，它可以高精度、實時地在線監(jiān)測蓄電池剩余電量、當(dāng)前電壓、電池溫度等信息，而且外圍電路設(shè)計簡單，采用HDQ一線通信協(xié)議。

1 芯片簡介
1．1 特 征
BQ2013H可以對可充電電池的剩余電量進行精確測量，可以監(jiān)測的電池包括鎳鎘、鎳氫和鉛酸蓄電池。芯片直接驅(qū)動用于容量顯示的LED燈，能夠應(yīng)用內(nèi)部溫度傳感器自動進行充電和放電補償，提供簡單的單總線串行通信接口。芯片引腳圖見圖1，各引腳功能描述如表1所列。

1．2 功能描述
BQ2013H芯片專為電池組設(shè)計，可以對電池的可用電量保持精確記錄。在電池的負(fù)極與線路板的地之間串接一個檢測電阻，芯片通過監(jiān)測檢測電阻的電壓降來判斷電池是處于充電還是放電狀態(tài)。BQ2013H通常用于高放電率系統(tǒng)中高容量電池電量的監(jiān)測。
電池的自放電通過內(nèi)部的定時器和溫度傳感器來估算，對電池溫度、充電率和自放電率的補償應(yīng)用于電荷計數(shù)器，該計數(shù)器在一個寬的操作條件下可以提供可用容量信息。最初的電池容量、自放電率、顯示模式和電荷補償可以用芯片的引腳PROG1～6來設(shè)置。電池從滿到空的一個放電周期中，實際的電池容量可以由芯片自動地“學(xué)習(xí)”。由5個LED燈指示可用電量。
BQ2013H支持一個簡單的單線雙向串口連接到外部微處理器(共地)，芯片響應(yīng)串口的外部命令，輸出相應(yīng)的電池信息。為了支持電池組的測試，輸出可以由命令來控制，微處理器可以修改芯片的一些數(shù)據(jù)寄存器。
BQ2013H可以直接監(jiān)測4個鎳電池單元和3個鉛酸電池單元，在BQ2013H芯片的REF輸出引腳接一個晶體管，可以構(gòu)成一個簡單、廉價的電壓調(diào)節(jié)器。在多個電池的單元系統(tǒng)中，可以給芯片的VCC引腳提供電源。內(nèi)部寄存器包括可用電量、溫度、容量、電池ID、電池狀態(tài)寄存器。