一、摘要

----本文檔介紹了智能電池的主要功能以及作為智能電池MCU的一些必備條件。這份白皮書沒有深入到各種智能電池的詳細定義，但作為簡單的介紹從設計的角度看是適合。

二、智能電池

----智能電池(簡稱SB)是指具有一定邏輯性的電池。根據(jù)這一定義，有很多方面的、數(shù)量巨大的應用。我們將在MCU中集成這些特殊需求，比如將一些小數(shù)量的邏輯部件更多地集到MCU中。

三、智能電池的任務及其MCU的必備條件

----一個由MCU實現(xiàn)的智能電池可以完成下列各項任務，按照任務的復雜程序排列：

----1、身份識別

----這個應用將檢查智能電池的標識字符串，如果智能電池不能回復正確的標識，將導致系統(tǒng)拒

絕工作。這個任務可以保證只有正確類型的電池才能使用，可以避免由于使用不同類型的電池或

者假冒電池所帶來的危險。

----這個任務可以做的更復雜以增加安全性，來減小破解ID代碼的可能性。

圖1、ID識別

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對MCU的要求：

----EEpROM：存放ID標識字符串，片內(nèi)的EEpROM比片外的更安全。

----通訊接口：用于處理主機詢問ID標識。

----程序存儲區(qū)：計算/選擇ID標識字符串。

----帶內(nèi)部時鐘：可以減少成本和pCB空間。

建議采用AVR的芯片：AtTIny26、AtmeL8。

----2、報告電池電壓

----智能電池能夠測量并報告本身的電壓，主機應用程序根據(jù)電池所給的信息采取相應的動作。

----圖2、報告電池電壓

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對MCU的要求：

----高精度的A/D轉(zhuǎn)換器：去讀取電壓。

----片內(nèi)參考電壓：可降低設計成本并提高智能電池的自適應能力。

----通訊接口：與應用程序進行有關報告電壓信息的通訊

----程序存儲區(qū)：測量電壓并處理電壓信息

----建議采用AVR的芯片：ATTIny15、ATmega8535、ATmega8、ATmega16。

----3、報告充電/放電電流

----除了電壓之外智能電池也能監(jiān)控電流，包括充電時的充電電流和放電時的放電電流，并報告這些信息

對MCU的要求：

--1>ADC的精度根據(jù)應用的需求而定。2>帶內(nèi)部電壓放大的差分ADC輸入通道：便于檢測小電流。3>其它一些要求和前面的相同。4>建議采用AVR的芯片：ATTIny15,ATmega8535,ATmega8,ATmega16,ATmega32。圖3、電壓、電流測量

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----4、向主應用程序報告精確的和運算后的數(shù)據(jù)

----智能電池能夠根據(jù)所測得的電池電壓和電流自己做一些必要的估算，例如：

----電池壽命：根據(jù)測量電池得到的參數(shù)（電壓、放電電流）和電池充/放電的特性計算出電池

壽命，計算結果保存于MCU的數(shù)據(jù)存儲器中。

----信號控制：根據(jù)測量的參數(shù)，將報告一些控制信息。例如：太小的功率輸出--pOWERDOWN

應用、滿充電--結束充電、一些危險狀態(tài)如太大的充電或放電電流。

圖4、超級智能電池

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對MCU的要求：

----EEpROM要足夠能放下必要的電池特征。

----程序存儲區(qū)，執(zhí)行必要的操作。在這個例子中，智能電池已經(jīng)接管了重要且危險的任務，因

此對時鐘穩(wěn)定性、程序跑飛和程序死鎖保護提出了更高的要求。建議采用片內(nèi)振蕩器、先進的上

電復位和低電壓檢測電路。

----建議采用AVR的芯片：ATmega8535、ATmega8、ATmega16、ATmega32。

5、危險狀況下的自動干預

----在有危險的情形發(fā)生時，智能電池能夠自己采取相應的動作。包括當充電或放電時任意一個電流太高,當放電時電量低于某一個數(shù)值時（某些電池如完全放電會受損）時完全關閉電池。這就要求電池供應商在智能電池的應用程序中對許多的參數(shù)進行編程處理，這樣做的優(yōu)點是使智能電池有更多的自動處理能力，對主應用程序的邏輯處理需求降低。這意味著反應更快速和減少通信錯誤造成的危險。

對MCU的要求：

----必要的數(shù)據(jù)和代碼的存放空間

----要求有很高的可靠性：因智能電池現(xiàn)不僅是監(jiān)視，在有可能發(fā)生危險工作情況下還要采取相應動作。

----6、電池單元的平衡

----許多電池是由一節(jié)以上的電池單元組成，典型的pC機電池有三節(jié)或四節(jié)電池。最理想的工作狀況是每個電池單元都有相同的電壓，因此要求智能電池能夠完成電池單元的平衡操作。

對MCU的要求：

----要有額外的ADC通道用于測量電池單元的電壓。

----電平轉(zhuǎn)換，將單個電池單元的電壓轉(zhuǎn)換到適合ADC的范圍。

----單個電池放電的控制信號或內(nèi)嵌放電FET。

----7、針對智能電池的應用環(huán)境，對MCU其它方面的要求

----以下是智能電池的應用環(huán)境而對MCU的要求：因為電池主要是用來給主應用項目供電，因此智能電池只能消耗很小的功率。由于要求極低的功耗，所以對MCU以下的要求是必需的：

----當MCU不使用時，工作在休眠模式以減少功耗。

----快速喚醒時間：要求從休眠模式喚醒工作的時間最小。

----內(nèi)部的RC振蕩器能夠提供快速低功耗的時鐘基準。

內(nèi)部電壓調(diào)整器

----為使智能電池在主電池電壓關閉時也能工作，因此片內(nèi)的電壓調(diào)整器給MCU提供一個合適的工作電壓是必需的。

內(nèi)嵌溫度傳感器

----為增強智能電池的處理能力，內(nèi)嵌溫度傳感器，用于檢測另一種危險的工作狀態(tài)：電池單元過熱。

----四、MCU必備條件匯總:

----小的封裝物理尺寸

----低功耗運行，要求高級電源管理（休眠模式、喚醒時間和中斷）

----EEpROM數(shù)據(jù)存儲器

----通訊接口（UART、SMBUS等）

----程序存儲區(qū)

----時鐘基準：

----快速啟動時間；

----高精度的通訊和定時；

----高可靠性，內(nèi)部振蕩器的可靠性會更好。

----高精度的A/D轉(zhuǎn)換

----高級的程序跑飛保護：看門狗、掉電檢測、上電復位。

----溫度監(jiān)控

----電壓調(diào)整器

----高電壓輸入/輸出

----電池單元平衡FET