- 相關(guān)推薦
基于SMBus的智能電池系統(tǒng)
摘要: 本文概要地介紹了智能電池系統(tǒng)，并介紹了一種典型芯片——Max1660的電量計數(shù)及電池保護(hù)等功能，給出了一個應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞:智能電池 電量計數(shù) SMBus Max1660
現(xiàn)代社會對產(chǎn)品壽命需求和對產(chǎn)品的性能和功能的要求迅速提高。最新的掌上電腦要求把最多的功能壓到最少的空間中去，這就驅(qū)使電池的設(shè)計者不得不考慮在產(chǎn)品設(shè)計方面做顯著的變化。這包括;使用低壓器件，關(guān)掉未在使用的子系統(tǒng)，對應(yīng)用程序進(jìn)行管理，發(fā)展智能電池和電池管理系統(tǒng)等。
新的智能電池的設(shè)計需要各種不同甚至相反的領(lǐng)域的知識，在某些應(yīng)用中甚至是全新領(lǐng)域的知識。這些領(lǐng)域包括關(guān)于電池運(yùn)行的電池化學(xué)知識；關(guān)于系統(tǒng)各零件相互作用的系統(tǒng)工程知識和使用者怎樣操作一個特殊設(shè)備的設(shè)計知識。因此，一個規(guī)范或者說一個標(biāo)準(zhǔn)將必不可少，它可以簡化設(shè)計，提高系統(tǒng)的可移植性。
智能電池規(guī)范
電池的智能化是最近才發(fā)展起來的，這就使得智能電池的實(shí)現(xiàn)方案多種多樣。因而，一些標(biāo)準(zhǔn)開始出現(xiàn)。這些標(biāo)準(zhǔn)一般是由便攜電腦制造商推動的。但在一些單電池系統(tǒng)中，例如在蜂窩式移動電話系統(tǒng)中，成本問題限制了電池系統(tǒng)一些操作，使智能電池標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展復(fù)雜化了。
一線接口 電池包與系統(tǒng)的通訊是一個很重要的需要考慮的因素。這個接口要有盡可能少的信號線以減少電池包的連線數(shù)。因而，許多單電池系統(tǒng)采用一線接口（1-wire）,例如，蜂窩移動電話。在1-wire接口中，0或1取決于信號線上0的有效周期。這種類型的接口提供了一個異步連接。當(dāng)前有三種不同的一線接口(1-Wire)，它們之間只有輕微的差別。由于其內(nèi)在特點(diǎn)，一線接口的傳輸速率很慢。在低成本系統(tǒng)中，這樣的速率是可接受的，因?yàn)橹挥袠O少的信息需要傳遞給主機(jī)。但在多電池系統(tǒng)中，就有更多的信息需要傳遞給主機(jī)，這是就要求有更快的接口速度了。
SMBus接口 1996年，Intel（聯(lián)合其它公司）推出了一個由PC-I2C變異而來的系統(tǒng)管理總線(SMBus)。它與I2C總線一樣有兩根通訊線，但是加入了低電平選擇并且對器件對總線的控制實(shí)踐做了嚴(yán)格規(guī)定。作為系統(tǒng)管理總線(SMBus)發(fā)展的一部分，Intel與其合作伙伴創(chuàng)建了智能電池標(biāo)準(zhǔn)。這個規(guī)范在SMBus接口頂層增加了一個協(xié)議，定義了一系列的命令以用于電池包、電池充電器、電池選擇器和主機(jī)之間的通訊。而這些命令和協(xié)議并非必需的，可以選用。
基于MAX1660的智能電池應(yīng)用實(shí)例：
MAX1660 是美信公司生產(chǎn)的一種能夠精確測量流入充電和流出放電系統(tǒng)電池組的電量計數(shù)芯片，它能將電池電量存入內(nèi)部兩個獨(dú)立的32 位充電和放電計數(shù)器。它通過強(qiáng)大的數(shù)字比較功能，判斷當(dāng)充電或放電計數(shù)器達(dá)到主機(jī)設(shè)定值時，中斷主CPU，來完成主機(jī)設(shè)定得功能。該器件也可以在電流方向發(fā)生變化時通知主機(jī)，并具備保護(hù)電池組短路及過流的功能。MAX1660 提供一個兼容于SMBUSTM系統(tǒng)管理總線的二線串行接口來訪問充電放電量計數(shù)器和內(nèi)部寄存器，同時也能夠給主機(jī)提供一條可用作中斷信號的系統(tǒng)管理總線報警線SMBALERT。
1. MAX1660 的引腳及功能
MAX1660 的引腳排列如圖1 主要引腳功能如下：
u INT，中斷信號漏極開路輸出，低電平有效，INT接上拉電阻100k至VL引腳。
u REF，2.00V 精密電壓基準(zhǔn)輸出，REF對AGND 接10nF旁路電容。
u SHDN，關(guān)斷控制輸入，低電平有效。
u CS，電流檢測電阻輸入。
u ODI，放電過流檢測輸入。
u OCI，充電過流檢測輸入。
u VL，3.3V 5mA線性電壓輸出VL對GND接0.33mF旁路電容。
u BATT，電源輸入。
u ODO，高壓漏極開路MOSFET柵極驅(qū)動輸出，ODO控制電池放電信道的開/關(guān)。
u OCO，高壓漏極開路MOSFET柵極驅(qū)動輸出，OCO控制電池充電信道的開/關(guān)。
u RST，上電復(fù)位輸出，低電平有效RST接上拉電阻100k至VL引腳。
u SDA，串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，在SDA和VL 之間接10k電阻。
u SCL，串行時鐘輸入，在SCL和VL之間接10k電阻。
2.MAX1660的控制、狀態(tài)與讀寫時序
MAX1660有一個16位的狀態(tài)字和一個16位的控制字，主機(jī)可通過讀狀態(tài)字來判斷電池狀態(tài)，寫控制字來控制電池系統(tǒng)。其狀態(tài)字的定義如表1，控制字定義為如表2
表1
位名稱
位
上電復(fù)位狀態(tài)
說明
——
8--15
1
未使用通常返回1。
ODSTATUS
7
0
過流中斷狀態(tài)位，當(dāng)放電過流時，此位置位。當(dāng)軟關(guān)斷、上電復(fù)位或控制字CLRINT位置位時，此位清零。
OCSTATUS
6
0
過流中斷狀態(tài)位，當(dāng)充電過流時，此位置位。當(dāng)軟關(guān)斷、上電復(fù)位或控制字CLRINT位置位時，此位清零。
COMPSTATUS
5
0
COMPINT中斷狀態(tài)位，當(dāng)COMPINT中斷發(fā)生時，此位置位。當(dāng)軟關(guān)斷、上電復(fù)位或控制字CLRINT位置位時，此位清零。
COUNTSTATUS
4
—
SETCOUNT狀態(tài)指示位，當(dāng)控制字SETCOUNT置位時此位置位。當(dāng)SETCOUNT位清零時，此位清零。
SHDNSTATUS
3
0
軟關(guān)斷狀態(tài)指示位，當(dāng)器件處于軟關(guān)斷模式時返回1，否則返回0
CHARGESTATUS
2
0
充電狀態(tài)指示位，充電狀態(tài)檢測時此位置位，放電狀態(tài)檢測時此位清零。
DIRCHANGE
1
0
當(dāng)電流方向發(fā)生變化時，此位置位。當(dāng)軟關(guān)斷、上電復(fù)位或控制字CLRINT位置位時，此位清零。祥見參考文獻(xiàn)1的電流變化檢測部分。
——
0
0
未使用通常返回1。
表2
位名稱
位
上電復(fù)位狀態(tài)
說明
——
11--15
1
未使用。
DIRINTENABLE
10
0
電流方向變化允許位。此位置位允許方向變化中斷發(fā)生，清零則禁止此功。祥見Direction-Change Detection Function section。
SOFTSHDN
9
1
軟關(guān)斷允許位，此位置位允許軟關(guān)斷，清零恢復(fù)正常操作。祥見參考文獻(xiàn)1的Shutdown Modes section。
CLRCOUNTER
8
1
清計數(shù)器，寫1將放電計數(shù)器和充電計數(shù)器全都清零。
CLRINT
7
0
清中斷，寫1使ODSTATUS, OCSTATUS, COMPSTATUS, 和DIRCHANGE.清零
SETCOUNT
6
0
計數(shù)器選擇位，用來選擇將哪個計數(shù)器的值傳輸?shù)紺OUNT寄存器，置1選擇充電計數(shù)器，清零則選者放電計數(shù)器。祥見文獻(xiàn)1的.Charge and Discharge Counters section。
OFFSETMEAS
5
0
偏移量測量允許位，置位時使CS端與內(nèi)部電路斷開，短接到AGEND。清零時CS端重新接到內(nèi)部電路，恢復(fù)正常操作。參看文獻(xiàn)1的internal Offset Measurementsection。
COMPENABLE
【基于SMBus的智能電池系統(tǒng)】相關(guān)文章：
基于DELPHI的鎳氫電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計08-06
基于ＧＩＳ平臺的城市智能交通管理系統(tǒng)構(gòu)架研究-08-06
基于ＧＩＳ平臺的城市智能交通管理系統(tǒng)構(gòu)架研究08-06
智能決策支持系統(tǒng)中的知識表示及基于粗集的知識推理08-06
基于DSP的自動對焦系統(tǒng)08-06
基于FPGA的智能誤碼測試儀08-06
基于RTLinux的實(shí)時控制系統(tǒng)08-06