电动汽车电池保护及状态分析电路芯片的设计

摘要

磷酸铁锂电池以其成本低、体积小、重量轻、可靠性高、容量大、电流大、无污染以及无记忆效应等特点成为了电动汽车最合适的储能装置之一。为了使磷酸铁锂电池在电动汽车使用过程中更加安全可靠，并使电池寿命得到延长，需要使用电路芯片对电池进行保护及状态分析。
　　论文通过对磷酸铁锂电池的特性以及电池保护电路的分析研究，设计了一款适用于电动汽车的磷酸铁锂电池保护和状态分析芯片，该芯片不仅可以对电池的非正常状态作出判断并控制外部电路对电池进行保护，而且可以实现各节电池间电量的均衡，从而使电池的使用寿命得到进一步的延长。论文主要对均衡电路、SOC估算电路和保护模块进行了设计。所设计的芯片可以独立完成电池的保护、电量均衡和SOC估算等功能，并可通过改变电流路径，使芯片在防止电池过充电的同时，保证外部充电电路仍能正常工作。
　　芯片的设计使用了华润上华公司的CSMC0.5um CMOS工艺，通过Cadence软件对电路进行了仿真。仿真结果表明芯片可以实现电池状态的准确判断，能很好地实现电池的保护、SOC估算和电量均衡的功能，满足了设计要求。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容及结构安排

第二章 磷酸铁锂电池概述

2.1磷酸铁锂电池结构和工作原理

2.2 磷酸铁锂电池技术参数简介

2.3 磷酸铁锂电池特性分析

2.4 SOC估算方法

第三章 电路总体结构设计和应用

3.1 芯片的工作原理

3.2 芯片的系统结构设计

第四章 模块设计

4.1电池特征采集模块

4.2 电池保护模块设计

4.3 均衡模块设计

4.4 SOC估算模块的设计

4.5 时钟源模块设计

4.6电平转换电路设计

4.6本章小结

第五章 芯片外围电路的设计

第六章 其他电路

6.1 带隙基准电压源的设计

6.2 运算放大器和比较器的设计

6.3 充电判断电路的设计

6.4 本章小结

总结

参考文献

致谢