LPC824应用案例之一：电池包管理

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在现代社会，到处都要用到可移动的，使用电池供电的设备，从手机平板电脑，到电动工具、电动自行车、无人机，再到电动汽车、大型机器人等，都需要容量、材质不同的电池，这些电池都需要是可反复充电循环使用的，因此就需要对电池进行各种管理，从充电到储存，再到放电的使用过程。


充电电池

不管使用哪种材质的充电电池，每个单体电池的电压都不是很高，常见的镍氢、镍镉电池大约为1.2V，锂离子电池大约在3.6V~3.7V左右。一般的用电设备，所需的电压都要比单个电池能够提供的电压高。由于制造的限制，一般每个单体电池的容量也不是很大。所以通常的场合都是使用多个单体电池并联为一组，获得更高的容量，再多个电池组串联获得更高的电压。例如我的戴尔电脑里面的锂离子电池组的输出电压是11.1V，显然里面是由三组电池串联组成。

在很多应用中，是把串并联构成的电池组和电池管理的电路同时放在一个封装中，成为一个独立的组件——电池包，这样的电池包在电动工具、电动自行车、电动汽车等应用中基本是标准配置。

LPC800非常适合于放在这样的电池包里，做充电、放电的管理。



充电管理的需求

电池包的充放电管理按照控制的精细化程度，需要不同级别的MCU配置，大体可分为以下一些要求：
●  低功耗和快速唤醒：
低功耗的要求是保证电池在不使用时，尽量减少电量的消耗，延长电池的待机寿命。
快速唤醒的要求则是保证电池从待机到全力输出电量的时间间隔尽可能地短。
● 多个ADC的测量通道：
在充电时需要监测和控制电池的充电电压和充电电流；
为了均衡串并联的单体电池间的个体差异，可能需要监测施加到每个单体电池的状况，并实现分别控制；
在实际使用中，需要监视电池放电的电压和电流，防止超大电流放电或短路时损坏电池；
在充放电时监视电池的温度，防止过热甚至爆炸；
对于某些电池，可能需要在充电前，需要把电池残存的电量放空，此时也需要进行有效地监控。
●  多个PWM的输出通道：
有效地控制充电的电压和电流；
有效地控制实际使用过程中的电流，防止过载；
寒冷地区，有时需要适当加热以保持电池的正常体温；
有时需要控制指示灯的视觉效果等。

●  多个通信通道：
需要和其它设备通信，例如蓝牙模块(UART或SPI)，其它电池包(I2C或UART)；
实现用于电池管理的SMBus；
扩展其它模组的通道等。

●  多个GPIO控制引脚等。
●  一些高档的电池包，本身还会配有显示屏，以显示各种参数。


LPC824用于电池包管理



这是一个高端的电池包，内有10节串联的锂离子电池，整体输出36V电压。使用了一个专用的电池管理芯片，充电时精细地控制到每节电池，LPC824通过I2C控制这个管理芯片的操作。

在各种监测和控制回路之外，电池包还包含一个蓝牙模组，可以与手机进行通信，对电池包的工作进行监视和管理，同时可以实现用户的注册登记，实行授权管理，SPI Flash中可以用来存放相关的信息。可以设想在共享单车、共享电动车、共享汽车等应用中，通过这种对电池的注册管理，实现租用和解锁等操作。

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