动力电池保护板的设计与研究开题报告

专业毕业设计（论文）开题报告

课题题目：动力电池保护板的设计与研究

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本科毕业设计（论文）开题报告（范文）题目动力电池保护板的设计与研究

一、选题目的及意义

介于本人在深圳市芯电威科技有限公司实习，该公司是一家专业从事智能锂离子电池研发、生产、销售为一体的高科技企业，涉及锂电池控制系统，电动车(包括电动自行车)控制系统以及模块式电源产品.目前该公司主要产品包括笔记本电池保护板、电动车电池保护板、电动车控制器、数码相机（摄像机）电池保护板、智能手机电池保护板等，公司目前着力研究动力电池。据本人对动力电池的了解，锂离子电池今后有望成为最有前途和最具有发展潜力的电池之一也有它的必然意义。

随着移动电子设备的迅速发展和能源需求的不断增大，人们对锂离子电池的需求也越来越大。锂离子电池的高容量、适中的电压、广泛的来源以及其循环寿命长、成本低、性能好、对环境无污染等特点，决定了它不仅可以应用于移动通信工具，还可能成为现在正迅速发展的电动汽车的动力。

作为新一代绿色高能电池，动力电池保护板是为了加强动力锂离子电池的安全性必配的设备。大多数情况下，锂电保护板应具备控制锂离子电池使用工作条件的功能，这些工作条件包括电压、电流、温度等。由于锂离子电池使用的特殊性，使得动力锂离子电池必须和保护板一起配套使用才能确保整个系统的安全可靠性。电池安全保护无疑使电动汽车管理系统的首要的、最重要的功能。

动力电池保护板，它是用来保护电池不让损坏与延长电池的使用寿命。锂离子电池对过度充电和深度放电非常敏感，在这些情况下都有可能燃烧或爆炸。为了在电池出现极端问题的情况下作出最稳定最有效的保护，防止出现意外，这是本文讨论分析的宗旨。

二、选题设计的思路和方案

设计思路：

针对锂离子电池存在的缺陷：过度充电、过度放电、短路、温度等。在过度充电或放电时可能会不安全。所以对于设计锂离子电池保护板，这些基本保护必须存在。在该设计中涉及到的保护功能有：

过充电压保护：防止充电电压高于电池使用电压上限造成电池失效，引起安全事故

过放电压保护：防止电池深度放电，避免缩短电池寿命或引起安全事故

过流保护：限制通过保护板和电池的电流大小

短路保护：避免电池短路造成安全事故

温控开关：保护电池组和保护板温度过高造成安全隐患

由于锂离子电池组存在多种系列（3 串,4 串,7 串,8 串,10 串,12 串,13 串,16 串），所

以在真正设计电池保护板应用可按要求订做。

方案一：

在本方案动力电池保护板是针对4节串联锂离子电池保护，设计中有两个核心部件：一块保护IC（S-8254AAQFT），它是内置高精度电压检测电路和延迟电路，用于3节或4节串联锂离子/锂聚合物可充电电池保护的IC；另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关，执行保护动作。可持续工作电流10A，最大工作电流13A，采用硬件过电流保护设计。充电和放电电路端口不在同一位置，在该方案中无充电均衡设计。

B+：电池组正极

B-：电池组负极

P+：放电正极端口

P-：放电负极端口

DC+：充电正极端口

方案二：

ATmega16HVB高性能,低功耗的AVR8位微控制器。

其包含的电池管理功能：

两个,三个或四个单元系列

高电流保护（充电和放电）

过电流保护（充电和放电）

短路保护（放电）

高电压输出驱动N沟道充电/放电FET

可选深下电压恢复模式 - 让0伏充电无外部预充电FET

可选的高电压漏极开路输出中 - 允许与外部的0伏充电

预充电FET

集成电池平衡FET

该方案以AVR单片机以及ATA6870联合来进行数据处理和控制。ATA6870是锂离子多个电池组测量和监测电路，它采用12位ADC来监测电池电压和电池温度，还提供每个电池平衡充电能力。采用C 语言对AVR单片机编程。电池组电压、电源、温度等信息通过电压采样、电流采样和温度测量电路，加到信号采集部分的A/D输入端。A/D模块将输入的模拟信号转换为数字信号，并传输到单片机。单片机作为数据处理和控制的核心，一方面实时监控电池组的各项性能指标和状态，一方面根据这些状态参数控制驱动大功率开关。由于使用了单片机，使系统具有很大的灵活性，便于实现各种复杂控制，从而能方便地对系统进行功能扩展和性能改进。

三、选题相关支持条件（理论知识、软件及硬件条件等）

理论知识：锂电池工作原理、动力电池保护IC、AVR单片机原理与结构

软件：PADS系列软件、测试仪随机附带联机软件

硬件：Windows XP操作系统的计算机、MPT系列多串保护板测试仪等

四、选题预期达到的目标

在本设计中采取两种方案，针对方案一预期达到的目的是：

锂离子电池保护板的理论研究；设计出硬件电路原理图，画出PCB板图，再经打板做出实物，通过“基本参数”项目中选择保护板类型和节数，在“生产参数”项目中选择保护板的测试项目和测试通过范围，根据保护板的接口定义，连接所有导线到测试仪，进行测试，得出测

试数据。

针对方案二，预期达到的目的是：

对ATA6870芯片的理论研究，对ATmega16HVB该款单片机的分析。设计出电路原理图。五、进度安排（描述具体年月区间的研究进度及内容等）：

第1周至第2周（2013年3月3日至16日）：在前期对毕业设计（论文）背景调查及资料收集的基础上撰写、确定开题报告；

第3周（3月17日至23日）：开题答辩；

第4周至第5周（3月24日至4月6日）：学习相关开发工具同时查阅本次设计相关论文资料就本次设计进行需求分析；

第6周至第9周（4月7日至5月4日）：进行毕业实习，并根据分析阶段所获得相关文档进行设计，并初步完成各个模块的相关功能；

第9周（4月28日至5月4日）：中期检查；

第10周至第11周（5月5日至18日）：测试并完成各功能模块,形成可运行的系统，并准备各项相关材料，书写毕业设计（论文）；

第11至12周（5月12日至25日）：毕业设计（论文）定稿与装订，交指导老师评阅。

第13周（5月29日至6月1日）：毕业设计答辩；