列尾電池是列尾裝置的供電電源，對列車的行車安全具有重要意義。設計了一個基于C8051F901單片機和電池管理芯片bq20z45的列尾電池數(shù)字化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有電池數(shù)字化管理功能：監(jiān)控電池的工作狀態(tài)，包括電池的電壓、電流和溫度，預測電池的荷電狀態(tài)，管理電池的工作情況。

　　通過對沖放電過程電池各個狀態(tài)的監(jiān)測和對電池剩余電量的預測，避免了電池的過度的充放電和電池過熱，以便最大限度地利用電池的電荷儲存能力和循環(huán)壽命。支持智能(數(shù)字)電池HDQ16總線，該單總線技術是由一根線與其他設備進行通信，能雙向傳輸數(shù)據(jù)，可以節(jié)約系統(tǒng)資源。實驗結果表明，該設計能夠滿足設計要求的各項功能和技術指標，能夠滿足列尾裝置供電需求。

　　電池能源論文范文：高熱穩(wěn)定性鋰電池復合隔膜的制備及表征

　　摘要：對于鋰電池安全性來說，隔膜的使用具有重要意義。首先對鋰離子電池隔膜性能要求作出簡要闡述，然后對高熱穩(wěn)定性鋰電池復合隔膜的制備進行實驗，并對其表征情況進行分析，明確復合隔膜可以發(fā)揮的重要作用，希望對業(yè)內可以起到一定參考作用。

　　一、系統(tǒng)設計方案

　　數(shù)字化列尾電池主要由串聯(lián)電池組、電池信息采集單元、控制單元、通信單元等部分組成(鮑可進，C8051F單片機原理及應用：中國電力出版社，2006;嚴加朋，蓄電池電量計量與管理系統(tǒng)的研究：東北大學，2011;羅光毅，蓄電池智能管理系統(tǒng)：浙江大學，2003;陳志楚，潘峰，電動汽車動力電池管理系統(tǒng)：湖北汽車工業(yè)學院，2013)。

　　數(shù)字化列尾電池管理單元對電池組單元的信息數(shù)據(jù)采集之后進行信息數(shù)據(jù)處理并作出相應的動作包括電池平衡、過電流保護、過溫度保護等(鮑可進，C8051F單片機原理及應用：中國電力出版社，2006);數(shù)字化列尾電池管理單元通過SMBUS總線與微控制單元進行連接實現(xiàn)微控制單元對數(shù)字化列尾電池管理單元的控制功能;微控制單元與外部設備通過HDQ16總線進行通信實現(xiàn)讀取寫入功能和列尾電池的數(shù)字化。

　　二、系統(tǒng)硬件設計

　　此系統(tǒng)中，微處理器采用的C8051F901，最大的系統(tǒng)時鐘是12到24MHz。MCU的電源由線性穩(wěn)壓器HT7533提供3.3V電壓，功率開關管采用MOSFET-FDS8817。

　　1.電池組設計

　　電池選用三星公司三元素鋰離子電池，單只電池的技術指標為2Ah、3.6V，因此，電池組合方式采用5P2S，即5并2串。鋰電池采用鋰鎳鈷錳三元正極材料被稱為三元聚合物鋰電池，正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰等。三元材料兼具了錳酸鋰鈷、鎳酸鋰和酸鋰三種材料的材料特性，包括容量高、經(jīng)濟、安全可靠等優(yōu)點。

　　2.數(shù)字化電池管理單元

　　本系統(tǒng)中，數(shù)字化電池管理單元以bq20z45為核心構建，(羅光毅，蓄電池智能管理系統(tǒng)：浙江大學，2003)。該芯片可以檢測電池過電壓/欠壓，并保護電池免受電池過電壓/欠壓損壞。針對充電和放電條件的過溫保護，具有兩個溫度傳感器TS1和TS2的單獨閾值和報警，對智能列尾電池系統(tǒng)的溫度進行實時監(jiān)控，以達到運行溫度安全穩(wěn)定的目的。AFE充電短路和放電短路保護分別由數(shù)據(jù)閃存AFESCCHGCFG和AFESCDSGCFG寄存器配置。當AFE檢測到充電中短路或放電短路故障時，充電和放電FET截止，短路保護由AFE控制。

　　3.HDQ16總線接口

　　將引腳P1.4配置為HDQ16總線接口與外部設備進行通訊，HDQ16通訊協(xié)議是TI的單線通訊協(xié)議。智能電池的檢測模塊都采用這個協(xié)議。可以通過HDQ16采集到電池電量、溫度、電壓和充放電狀態(tài)等信息發(fā)送到外部設備。HDQ16通信采用單總線、雙向通訊，開漏的輸出接口，使用一種基于命令的通信協(xié)議。CPU和設備通過HDQ16接口作為橋梁連接起來。

　　三、系統(tǒng)軟件流程

　　軟件設計主要指C8051F901的編程，采用C語言，在uVision4環(huán)境下進行開發(fā)。程序采用模塊化設計，主要由主程序和各功能模塊組成(陳志楚，潘峰，電動汽車動力電池管理系統(tǒng)：湖北汽車工業(yè)學院，2013)。系統(tǒng)初始化包括：MUC內所有功能模塊，動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)和擴展數(shù)據(jù)的清零，及其其他外設包括HDQ16總線的初始化。

　　復位后，讀電池的所有參數(shù)，讀動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)和擴展部分數(shù)據(jù)。讀RUN狀態(tài)，當RUN=1時，bq20z45進入寫狀態(tài)，通過使能SMBUS與外部設備進行數(shù)據(jù)寫入;當RUN=0時，MCU進入讀寫狀態(tài)，使能SMBUS總線，MCU通過SMBUS讀芯片數(shù)據(jù)，HDQ16接受數(shù)據(jù)被動傳輸?shù)酵獠吭O備。

　　同時，C8051F901單片機內置WDT(WatchdogTimer看門狗定時器)，可以實現(xiàn)對程序監(jiān)控運行。在程序正常運行時，每隔一段時間對WDT清零(喂狗)，一旦程序運行不正常，沒有及時給WDT送清零信號，則WDT計數(shù)溢出使系統(tǒng)自動復位。

　　四、實驗結果

　　當電池組中的其中一個電池過充電，充電電壓上升到一定閾值(4.2V)時，觸發(fā)電池保護(COV)過程，啟動COV檢測序列2s，如果COV未被清除，則充電FET將會打開，充電電壓和充電電流為0。由于電池保護的平衡性，單節(jié)電池的過充電就引起整個電池組的停止充電，電流迅速降低到0附近值，電池組的所有電池電壓不再增加。

　　繪制出的放電過程如圖6所示，當電池組中的其中一個電池電流在放電期間低于閾值，觸發(fā)放電(OCD)檢測過程的過電流保護致使放電FET打開，放電電壓和放電電流為0，由于電池保護的平衡性，單節(jié)電池的過放電就會引起整個電池組的停止放電，電池不再工作。基于實時更新電池阻抗的電量監(jiān)測計bq20z45算法預測的剩余電量與真正剩余電量的比較說明了bq20z45如何通過阻抗跟蹤技術準確地計算出電池的剩余電量。

　　五、結論

　　設計了一個基于C8051F901單片機和電池管理芯片bq20z45的列尾電池數(shù)字化系統(tǒng)。通過傳感器檢測技術監(jiān)控電池的工作狀態(tài)，包括電池的電壓、電流和溫度，來預測電池的荷電狀態(tài)，管理電池的工作情況，有效避免了電池的過度的充放電和電池溫度過高，大程度的提高電池的持續(xù)壽命和電池充放電過程的安全。實驗結果表明，該設計能夠使電池的充放電過程很好的滿足我們的要求，同時能夠滿足列尾裝置供電需求。