基于ISL9208的大容量鋰電池組管理系統設計

摘要：介紹了以ISL9208為核心的大容量鋰電池組管理系統的工作原理，給出了通過(guò)ISL9208實(shí)現對電池組中單體電池的電壓、電流、溫度等參數的實(shí)時(shí)檢測，并通過(guò)單片機對單體電池進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、溫度保護以及充放電均衡的實(shí)現方法。
關(guān)鍵詞：ISL9208；P87LPC768；電池組管理系統；電池均衡

0 引言
鋰離子電池以其優(yōu)異的性能在實(shí)際中得到了廣泛的應用。隨著(zhù)電池制造水平的提高，鋰電池的安全性能逐步提高，價(jià)格也不斷下降，因此，在一些大容量儲能設備中，也越來(lái)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(guò)沖很容易引起爆炸，而過(guò)放則會(huì )造成電池的永久損壞，因此，使用不當極易造成人員財產(chǎn)損失。特別是在大容量的串聯(lián)鋰電池組的使用上，必須設計和安裝相關(guān)的監測、控制設備，以杜絕上述情況的發(fā)生。另外，由于單體電池在生產(chǎn)過(guò)程中所存在的不一致性，串聯(lián)使用之后的多次充放電會(huì )加劇這種不一致性，從而極大地影響整個(gè)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的設計方法。該系統可實(shí)現鋰電池組中單體電池的電壓監測和過(guò)沖、過(guò)放保護，以及鋰電池組充放電的過(guò)沖電流保護，同時(shí)可對鋰電池組的溫度進(jìn)行監控以保證每個(gè)電池最大200 mA的充電平衡電流。

1 系統硬件設計
本文給出的電池組管理系統的硬件結構如圖1所示。圖2所示是其實(shí)際電路連接圖。

當系統接入外部負載或者充電器時(shí)，使用一個(gè)外部開(kāi)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(guò)內置的3．3 V穩壓器從RGO口輸出3．3 V電壓來(lái)驅動(dòng)控制芯片P87LPC768，這樣，MCU上電后就可使整個(gè)系統開(kāi)始運轉。
MCU可通過(guò)I2C接口與ISL9208進(jìn)行通信，以設置好ISL9208的內部寄存器，同時(shí)監控單體電池的電壓狀況，并根據每個(gè)電池的具體參數判斷電池的狀態(tài)，再通過(guò)均衡模塊對單體電池進(jìn)行保護，以防止過(guò)沖和過(guò)放。
1．1 控制芯片P87LPC768
P87LPC7XX系列是Philips公司生產(chǎn)的基于80C51加速處理器結構的小型OTP單片機，它的性能是標準80C51MCU的兩倍，并且價(jià)格低廉，易于成本控制。P87LPC768內部集成有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。