一種基于鋰電池精確電量監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、鋰電池即鋰離子電池,可反復(fù)充電再循環(huán)的電池。這種新型清潔可再生的二次能源具有工作電壓高、能量密度大、質(zhì)量輕、內(nèi)阻低、壽命長、無記憶性等優(yōu)勢,從而主要應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品。受益于智能手機(jī)和平板電腦的迅猛發(fā)展,未來電動車電池的替代以及新能源汽車的廣闊市場,鋰電池的市場空間會進(jìn)一步得到擴(kuò)張。然而更安全高效的使用鋰電池卻需要進(jìn)一步研究,受鋰電池化學(xué)特性的限制,電池會出現(xiàn)老化、過充、過放等實際問題,如何最大限度的保護(hù)和使用鋰電池成為當(dāng)今社會的熱門

2、話題。
　　本論文主要設(shè)計了基于鋰電池應(yīng)用的精確電量監(jiān)測系統(tǒng),并基于這個系統(tǒng)設(shè)計了其中電流監(jiān)測模塊的電路。首先,論文深入闡述了鋰電池的工作原理、化學(xué)特性以及保護(hù)電路設(shè)計原理。這些特性是精確電量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的物理原理核心。其次,針對精確監(jiān)測鋰電池電量的系統(tǒng)設(shè)計思想進(jìn)行了闡述,并對系統(tǒng)頂層設(shè)計原理進(jìn)行了深入分析。其中包括:瞬態(tài)判斷、更新阻抗數(shù)據(jù)庫、初始化參數(shù)值以及精確電量計算流程。然后,針對該系統(tǒng)中的電流監(jiān)測模塊設(shè)計出相關(guān)電路。其中包

3、括:電流采樣電路、低頻振蕩器、高頻振蕩器和數(shù)字控制電路。該電路通過在鋰電池外部供電環(huán)路引入靈敏電阻來對電流進(jìn)行采樣,并使用時鐘控制開關(guān)電容運(yùn)算放大器和高速比較器來實現(xiàn)從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。低頻振蕩器和高頻振蕩器為該電路提供時鐘信號。設(shè)計了流片后的電阻、電容修調(diào)電路,以提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)信號達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。
　　最后,采用SMIC0.13μm CMOS工藝,電源電壓為2.5V,使用H-spice仿真軟件對所設(shè)計的時鐘和電流采樣