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的列尾電池數字化系統。該系統具有電池數字化管理功能：監控電池的工作狀態，包括電池的電壓、電流和溫度，預測電池的荷電狀態，管理電池的工作情況。

　　通過對沖放電過程電池各個狀態的監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壽命。支持智能(數字)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，能雙向傳輸數據，可以節約系統資源。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揮的重要作用，希望對業內可以起到一定參考作用。

　　一、系統設計方案

　　數字化列尾電池主要由串聯電池組、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的研究：東北大學，2011;羅光毅，蓄電池智能管理系統：浙江大學，2003;陳志楚，潘峰，電動汽車動力電池管理系統：湖北汽車工業學院，2013)。

　　數字化列尾電池管理單元對電池組單元的信息數據采集之后進行信息數據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微控制單元對數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總線進行通信實現讀取寫入功能和列尾電池的數字化。

　　二、系統硬件設計

　　此系統中，微處理器采用的C8051F901，最大的系統時鐘是12到24MHz。MCU的電源由線性穩壓器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、經濟、安全可靠等優點。

　　2.數字化電池管理單元

　　本系統中，數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：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的溫度進行實時監控，以達到運行溫度安全穩定的目的。AFE充電短路和放電短路保護分別由數據閃存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通訊協議是TI的單線通訊協議。智能電池的檢測模塊都采用這個協議。可以通過HDQ16采集到電池電量、溫度、電壓和充放電狀態等信息發送到外部設備。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議。CPU和設備通過HDQ16接口作為橋梁連接起來。

　　三、系統軟件流程

　　軟件設計主要指C8051F901的編程，采用C語言，在uVision4環境下進行開發。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：湖北汽車工業學院，2013)。系統初始化包括：MUC內所有功能模塊，動態數據，靜態數據和擴展數據的清零，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，讀動態數據，靜態數據和擴展部分數據。讀RUN狀態，當RUN=1時，bq20z45進入寫狀態，通過使能SMBUS與外部設備進行數據寫入;當RUN=0時，MCU進入讀寫狀態，使能SMBUS總線，MCU通過SMBUS讀芯片數據，HDQ16接受數據被動傳輸到外部設備。

　　同時，C8051F901單片機內置WDT(WatchdogTimer看門狗定時器)，可以實現對程序監控運行。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計數溢出使系統自動復位。

　　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的列尾電池數字化系統。通過傳感器檢測技術監控電池的工作狀態，包括電池的電壓、電流和溫度，來預測電池的荷電狀態，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。