BQ2013H在铅酸蓄电池电量监测中的应用

摘要：基于TI公司的电源管理芯片BQ2013H与STC89C52单片机，实现对铅酸蓄电池电量的实时监测。根据实际使用蓄电池的标定容量，通过BQ2013H芯片可编程引脚设置初始容量，在蓄电池充电或放电过程中，通过监测蓄电池负极与地之间的检测电阻的电压，来确定蓄电池的充放电状态。由5个LED指示可用容量，也可以由单片机通过HDQ协议与BQ2013H芯片通信，读出相关寄存器值，计算得到蓄电池的剩余容量。
关键词：BQ2013H；STC89C52；HDQ协议；铅酸蓄电池；电量监测

引言
蓄电池作为较长时间供电电源，广泛应用于交通、通信、控制系统等领域。为保证用电系统的稳定性，对蓄电池剩余电量的监测是一项很重要的工作，常用的检测方法有：密度法、开路电压法、放电法和内阻法。这4种方法的缺点是测量精度低，不适合在线测量，电路设计复杂或算法繁琐。本文介绍一款TI公司的电源管理芯片BQ2013H，它可以高精度、实时地在线监测蓄电池剩余电量、当前电压、电池温度等信息，而且外围电路设计简单，采用HDQ一线通信协议。

1 芯片简介
1．1 特 征
BQ2013H可以对可充电电池的剩余电量进行精确测量，可以监测的电池包括镍镉、镍氢和铅酸蓄电池。芯片直接驱动用于容量显示的LED灯，能够应用内部温度传感器自动进行充电和放电补偿，提供简单的单总线串行通信接口。芯片引脚图见图1，各引脚功能描述如表1所列。

1．2 功能描述
BQ2013H芯片专为电池组设计，可以对电池的可用电量保持精确记录。在电池的负极与线路板的地之间串接一个检测电阻，芯片通过监测检测电阻的电压降来判断电池是处于充电还是放电状态。BQ2013H通常用于高放电率系统中高容量电池电量的监测。
电池的自放电通过内部的定时器和温度传感器来估算，对电池温度、充电率和自放电率的补偿应用于电荷计数器，该计数器在一个宽的操作条件下可以提供可用容量信息。最初的电池容量、自放电率、显示模式和电荷补偿可以用芯片的引脚PROG1～6来设置。电池从满到空的一个放电周期中，实际的电池容量可以由芯片自动地“学习”。由5个LED灯指示可用电量。
BQ2013H支持一个简单的单线双向串口连接到外部微处理器(共地)，芯片响应串口的外部命令，输出相应的电池信息。为了支持电池组的测试，输出可以由命令来控制，微处理器可以修改芯片的一些数据寄存器。
BQ2013H可以直接监测4个镍电池单元和3个铅酸电池单元，在BQ2013H芯片的REF输出引脚接一个晶体管，可以构成一个简单、廉价的电压调节器。在多个电池的单元系统中，可以给芯片的VCC引脚提供电源。内部寄存器包括可用电量、温度、容量、电池ID、电池状态寄存器。