基于ISL9208的大容量鋰電池組管理系統(tǒng)設(shè)計

摘要：介紹了以ISL9208為核心的大容量鋰電池組管理系統(tǒng)的工作原理，給出了通過ISL9208實現(xiàn)對電池組中單體電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)的實時檢測，并通過單片機對單體電池進行過壓、過流、欠壓、溫度保護以及充放電均衡的實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：ISL9208；P87LPC768；電池組管理系統(tǒng)；電池均衡

0 引言
鋰離子電池以其優(yōu)異的性能在實際中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電池制造水平的提高，鋰電池的安全性能逐步提高，價格也不斷下降，因此，在一些大容量儲能設(shè)備中，也越來越多地使用鋰電池作為電源。
鋰電池自身對充放電的要求很高，一旦過沖很容易引起爆炸，而過放則會造成電池的永久損壞，因此，使用不當(dāng)極易造成人員財產(chǎn)損失。特別是在大容量的串聯(lián)鋰電池組的使用上，必須設(shè)計和安裝相關(guān)的監(jiān)測、控制設(shè)備，以杜絕上述情況的發(fā)生。另外，由于單體電池在生產(chǎn)過程中所存在的不一致性，串聯(lián)使用之后的多次充放電會加劇這種不一致性，從而極大地影響整個電池組的壽命，因此，電池組的均衡控制極為重要。
為此，本文使用Intersil公司的鋰電池微控模擬前端芯片ISL9208和Philips公司的小型封裝系列控制芯片P87LPC768(OTP單片機)為主要元件，給出了一種大容量鋰電池組管理系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)可實現(xiàn)鋰電池組中單體電池的電壓監(jiān)測和過沖、過放保護，以及鋰電池組充放電的過沖電流保護，同時可對鋰電池組的溫度進行監(jiān)控以保證每個電池最大200 mA的充電平衡電流。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
本文給出的電池組管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2所示是其實際電路連接圖。

當(dāng)系統(tǒng)接入外部負(fù)載或者充電器時，使用一個外部開關(guān)將ISL9208的WKUP引腳拉到高電平，從而喚醒微控制器模擬前端ISL9208，喚醒后的ISL9208則通過內(nèi)置的3．3 V穩(wěn)壓器從RGO口輸出3．3 V電壓來驅(qū)動控制芯片P87LPC768，這樣，MCU上電后就可使整個系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)。
MCU可通過I2C接口與ISL9208進行通信，以設(shè)置好ISL9208的內(nèi)部寄存器，同時監(jiān)控單體電池的電壓狀況，并根據(jù)每個電池的具體參數(shù)判斷電池的狀態(tài)，再通過均衡模塊對單體電池進行保護，以防止過沖和過放。
1．1 控制芯片P87LPC768
P87LPC7XX系列是Philips公司生產(chǎn)的基于80C51加速處理器結(jié)構(gòu)的小型OTP單片機，它的性能是標(biāo)準(zhǔn)80C51MCU的兩倍，并且價格低廉，易于成本控制。P87LPC768內(nèi)部集成有4KB的OTP程序存儲器和可編程的I／O端口，4通道多路8位A／D轉(zhuǎn)換器和I2C通信接口。由于ISL9208有I2C接口，因此，使用P87 LPC768可直接相連，而不需要軟件模擬，故較為方便。