bms电池管理系统的实现

单位代码：10293密级：公开专业学位硕士论文论文题目：基于智能芯片的电池管理系统的实现1210022607李拓方玉明/副教授夏晓娟/讲师工程硕士申请全日制申请集成电路工程2013年4月7日学号姓名导师专业学位类别类型专业（领域）论文提交日期ResearchofBattery-ManagementSystemBasedontheSmartChipThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegrofMasterofEngineeringByLiTuoSupervisor:Prof.FangYumingandLect.XiaXiaojuanApril2013南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：_____________日期：____________研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________I摘要如今，锂离子电池以其优良的特性，广泛应用于手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。正是因为锂电池具有体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等诸多优点，才让它逐步替代了一些老式电池且备受当今电子科技领域的青睐。然而，作为电池，在给其充放电过程中，安全性始终是不可回避的一大问题。因此，本文针对之提出了一种电池管理系统模型，采用MAX11068作为电池管理核心器件，选取STM32F103为控制芯片，对电池充放电进行有效的管理和控制；提出一种较为先进的程控技术，以此来控制电池管理系统电路的正常工作；为了实时观察电池的剩余电量，提出了基于CPLD的电量检测方案，并给出了相应的程序设计代码。本文对所设计的电池管理系统进行了测试，采用对12节电池充电过程中每秒平均电压进行测量的方法，对测试得出的12组（每组2501个）测试数据进行分析，测试分析结果表明，由于电路存在一定的噪声，测试曲线并不平滑，但各节电池充电电压随时间基本线性增加，由此可见，电池管理系统能控制电池组进行正常的工作。关键词：锂离子电池，电池管理系统，程控技术，电量检测IIAbstractNowadays,bydintofgoodperformance,Lithium-ionbatteriesarewidelyusedinportableelectronicdevices,suchascellphones,camcorders,notebooks,cordlesstelephones,powertools,remotecontrolorelectrictoys,camerasandsoforth.Itisduetoitsadvantages,likesmallvolume,largecapacity,lowweight,non-pollution,highvoltage,lowself-dischargerateandlargequantitiesoftimesofcell-cyclingthatLithium-ionbatteriestaketheplaceoftraditionalbatteriesgradually.Asabattery,however,safetyandsecuritymustbetakenintoaccountduringthechargeanddischargeprocess.Inthiscase,thispaperproposesamodelofbattery-managementsystem(BMS),inwhichthecoredeviceofthebattery-managementsystemisMAX11068,whiletheoneusedforcontrolisSTM32F103,aimingateffectivemanagementandcontrolofchargeanddischargeofcells.Inaddition,thispaperalsousesadvancedprogramcontroltechnologytomakesurethatthesystemcircuitworksproperly.Inordertoobservetheremainingelectricity,awayofcapacitycheckisputforwardbasedonCPLD,aswellasitscorrespondingcodespresented.Thispaperperformsatestonthedesignedbattery-managementsystem,ofall12cells,bythewaythattheaveragevoltageinanintervalofoneminute,duringthechangeprocess,ismeasured,analysingtheresultsthathavebeenobtained.Theresultsrevealthatthecurveisn’tsmoothbecauseoftheexistenceofnoisethathasacertainimpactontheperformanceofthesystem,butthevoltageofeachcellgoesupwiththetimeingeneral,fromwhichwecanarriveataconclusionthatthedesignedsystemcanworkproperlyonthemanagementofbatteries.Keywords:Lithium-ionbattery,battery-managementsystem,programcontroltechnology,capacitycheckIII目录第一章绪论.....................................................................................................................................................................11.1锂离子电池综述................................................................................................................................................11.2电池管理系统简介与功能................................................................................................................................21.3电池管理系统国内外研究现状.....................................................................................................................31.4主要研究工作.....................................................................................................................................................41.5本章小结.............................................................................................................................................................5第二章电池管理系统总体设计方案及硬件平台设计..............................................................................................62.1智能电池管理芯片MAX11068分析..............................................................................................................62.1.1MAX11068概述.....................................................................................................................................62.1.2MAX11068功能分析............................................................................................................................72.2控制芯片的选择................................................................................................................................................92.3电池管理系统框图及其设计电路.................................................................................................................112.4本章小结...........................................................................................................................................................16第三章I2C通信协议及电池管理系统的程控实现..................................................................................................173.1I2C通信协议简述...............................................................................................