可編程鋰動(dòng)力電池充放電管理芯片的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約的日益重視,使用無(wú)污染的環(huán)保能源已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的一種趨勢(shì)。近年來(lái)鋰離子電池作為一種環(huán)保能源在我們的社會(huì)生活中得到了越來(lái)越廣泛的普及,特別是可充放電的鋰二次電池在我們的生活中應(yīng)用得更加廣泛。 目前市場(chǎng)上比較常用的鋰離子電池基本還局限在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的電源供電上。但日本、美國(guó)、德國(guó)等許多發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)在研究和開(kāi)發(fā)能夠應(yīng)用于環(huán)保汽車(chē)的鋰離子動(dòng)力電池組。 用環(huán)保

2、電池取代過(guò)去對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的鉛酸電池已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。但是目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有配套這種大功率鋰離子動(dòng)力電池組的充電管理芯片出現(xiàn)。而且對(duì)于鋰離子電池,國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠(chǎng)商很多,每個(gè)廠(chǎng)商生產(chǎn)的電池的特性參數(shù)都不盡相同,所以我們急需設(shè)計(jì)出一種可靠的、安全的、可編程的、通用的、能最大程度上提高電池使用壽命的大功率動(dòng)力鋰離子動(dòng)力電池組的充電管理芯片。 本文研究了JTAB協(xié)議及其在ISP方面的擴(kuò)展應(yīng)用,進(jìn)而用Verilog對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行建模,實(shí)現(xiàn)了

3、ISP充電管理芯片的在線(xiàn)配置功能。使得芯片可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口從PC上位機(jī)上下載目標(biāo)電池組的各項(xiàng)規(guī)格參數(shù),配置充電管理芯片,從而實(shí)現(xiàn)了芯片對(duì)不同規(guī)格的鋰離子電池的通用充電功能。 本文研究對(duì)比了當(dāng)前各種針對(duì)鋰離子電池的充電方式及當(dāng)前流行的主要的鋰離子均衡充電的方法,比較了其中的優(yōu)劣。在此之外,本文提出了兩種針對(duì)鋰離子串聯(lián)電池組的均衡充電的方法。一種是針對(duì)鋰離子串聯(lián)電池組的并行充電方式,另一種是針對(duì)鋰離子串聯(lián)電池組的脈沖充電方

4、式。兩種充電方式都實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池組的快速均衡充電。其中并行充電方式隔離了鋰離子電池組中的單體電池,使用兩階段充電方法,使充電快速而且均衡。而脈沖充電方式極大的減小了鋰離子電池在充電過(guò)程中的極化現(xiàn)象,并且復(fù)用了時(shí)域空間,極大的提高了充電效率和充電速度,同時(shí)也保證了電池組中各個(gè)單體電池的均衡,延長(zhǎng)了電池組的使用壽命。最后,本文針對(duì)提出的兩種充電方式用Matlab對(duì)充電系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)建模,使用Matlab Simulink和Modelsi

5、m進(jìn)行聯(lián)合仿真。給出了比較滿(mǎn)意的系統(tǒng)仿真結(jié)果。本設(shè)計(jì)還對(duì)系統(tǒng)的數(shù)字電路模塊進(jìn)了RTL級(jí)編碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并對(duì)特定工藝庫(kù)進(jìn)行了DC綜合和靜態(tài)時(shí)序分析,使設(shè)計(jì)電路的時(shí)序滿(mǎn)足指定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)序約束,給出了基于指定工藝庫(kù)的門(mén)級(jí)網(wǎng)表文件及基于該網(wǎng)表文件的物理版圖。在后續(xù)的工作中,我們就可以在生成的網(wǎng)表文件的基礎(chǔ)上利用諸如Synopsys ICC之類(lèi)的自動(dòng)布局布線(xiàn)EDA工具對(duì)給出的網(wǎng)表文件進(jìn)行電路的布局布線(xiàn)工作,最后給出整體電路的版圖,完成整個(gè)芯片設(shè)計(jì)流程