基于ISL9208的大容量锂电池组管理系统设计

摘要：介绍了以ISL9208为核心的大容量锂电池组管理系统的工作原理，给出了通过ISL9208实现对电池组中单体电池的电压、电流、温度等参数的实时检测，并通过单片机对单体电池进行过压、过流、欠压、温度保护以及充放电均衡的实现方法。
关键词：ISL9208；P87LPC768；电池组管理系统；电池均衡

0 引言
锂离子电池以其优异的性能在实际中得到了广泛的应用。随着电池制造水平的提高，锂电池的安全性能逐步提高，价格也不断下降，因此，在一些大容量储能设备中，也越来越多地使用锂电池作为电源。
锂电池自身对充放电的要求很高，一旦过冲很容易引起爆炸，而过放则会造成电池的永久损坏，因此，使用不当极易造成人员财产损失。特别是在大容量的串联锂电池组的使用上，必须设计和安装相关的监测、控制设备，以杜绝上述情况的发生。另外，由于单体电池在生产过程中所存在的不一致性，串联使用之后的多次充放电会加剧这种不一致性，从而极大地影响整个电池组的寿命，因此，电池组的均衡控制极为重要。
为此，本文使用Intersil公司的锂电池微控模拟前端芯片ISL9208和Philips公司的小型封装系列控制芯片P87LPC768(OTP单片机)为主要元件，给出了一种大容量锂电池组管理系统的设计方法。该系统可实现锂电池组中单体电池的电压监测和过冲、过放保护，以及锂电池组充放电的过冲电流保护，同时可对锂电池组的温度进行监控以保证每个电池最大200 mA的充电平衡电流。

1 系统硬件设计
本文给出的电池组管理系统的硬件结构如图1所示。图2所示是其实际电路连接图。

当系统接入外部负载或者充电器时，使用一个外部开关将ISL9208的WKUP引脚拉到高电平，从而唤醒微控制器模拟前端ISL9208，唤醒后的ISL9208则通过内置的3．3 V稳压器从RGO口输出3．3 V电压来驱动控制芯片P87LPC768，这样，MCU上电后就可使整个系统开始运转。
MCU可通过I2C接口与ISL9208进行通信，以设置好ISL9208的内部寄存器，同时监控单体电池的电压状况，并根据每个电池的具体参数判断电池的状态，再通过均衡模块对单体电池进行保护，以防止过冲和过放。
1．1 控制芯片P87LPC768
P87LPC7XX系列是Philips公司生产的基于80C51加速处理器结构的小型OTP单片机，它的性能是标准80C51MCU的两倍，并且价格低廉，易于成本控制。P87LPC768内部集成有4KB的OTP程序存储器和可编程的I／O端口，4通道多路8位A／D转换器和I2C通信接口。由于ISL9208有I2C接口，因此，使用P87 LPC768可直接相连，而不需要软件模拟，故较为方便。