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安全
帶有可拆卸電池組的系統(tǒng)應(yīng)采用安全措施，防范系統(tǒng)在設(shè)計(jì)不合理的電池驅(qū)動(dòng)下工作。若系統(tǒng)采用非穩(wěn)態(tài)化學(xué)電池，過(guò)充或過(guò)放都可能造成不安全狀態(tài)。如果不依照制造商的要求而使用穩(wěn)態(tài)化學(xué)電池，可能導(dǎo)致其性能下降和壽命縮短。目前所使用的是簡(jiǎn)單的機(jī)械屏障，如采用獨(dú)特的外形規(guī)格或連接器，以及從電池讀取標(biāo)志位。但可惜的是，這些安全措施很容易被攻破。我們真正需要的是一種靈活的系統(tǒng)級(jí)解決方案，既可確保用戶安全、提高系統(tǒng)性能，又能提供長(zhǎng)期的可靠性。
Microchip為電池驗(yàn)證提供了一種很好的解決方案，即KEELOQ加密算法。這種壓縮的64位編碼算法可為各種應(yīng)用提供經(jīng)業(yè)界證明的安全性。主機(jī)和外設(shè)都需要具備KEELOQ算法的硬件。今天，KEELOQ算法已被應(yīng)用于各種安全系統(tǒng)中，如無(wú)鑰門(mén)禁系統(tǒng)（主要應(yīng)用于汽車行業(yè)）。當(dāng)使用KEELOQ技術(shù)進(jìn)行電池驗(yàn)證時(shí)，系統(tǒng)是主機(jī)，而電池是外設(shè)。系統(tǒng)存儲(chǔ)著制造商代碼和一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。當(dāng)電池制成時(shí)，生成一個(gè)唯一的序列號(hào)和密鑰并存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而且不會(huì)被改變。當(dāng)電池與系統(tǒng)相連時(shí)，系統(tǒng)會(huì)請(qǐng)求一個(gè)序列號(hào)并發(fā)送一個(gè)32位質(zhì)詢。電池會(huì)提供相應(yīng)的序列號(hào)，并給予一個(gè)32位的響應(yīng)。由于電池管理系統(tǒng)種類繁多，Microchip在其電池管理產(chǎn)品和許多PIC單片機(jī)產(chǎn)品中都采用了KEELOQ技術(shù)。當(dāng)在電池組中使用Microchip電量計(jì)時(shí)，無(wú)需額外的硬件即可使系統(tǒng)具備安全功能。如果電池組中沒(méi)有電量計(jì)，可以使用PIC單片機(jī)作為KEELOQ外設(shè)硬件。支持KEELOQ技術(shù)的主機(jī)硬件包括處理器、電量計(jì)和充電器。
計(jì)劃與分區(qū)
當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)采用二次電池作為電源的應(yīng)用時(shí)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行充電系統(tǒng)的計(jì)劃至關(guān)重要。這個(gè)問(wèn)題常常在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)后期才引起重視，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能低下，因?yàn)榇藭r(shí)必須要做出很多妥協(xié)。分區(qū)很重要，因?yàn)槊總€(gè)模塊在充電系統(tǒng)中的位置往往會(huì)影響IC和電路的選擇，還會(huì)影響這些模塊如何互動(dòng)。初期計(jì)劃的內(nèi)容包括列明電池電源的系統(tǒng)需求。在選擇電池化學(xué)類型時(shí)，實(shí)際尺寸、重量要求、運(yùn)行時(shí)間和存儲(chǔ)溫度范圍等指標(biāo)都很重要。表2將最常見(jiàn)的化學(xué)電池作了小結(jié)。
決定電池組配置的因素有：最小／最大和標(biāo)稱電壓值、充電電流、放電電流以及滿足運(yùn)行時(shí)要求的充電容量。絕大多數(shù)系統(tǒng)都需要充電，但是也有少數(shù)特殊系統(tǒng)例外。充電器是置于系統(tǒng)中、電池組中還是系統(tǒng)外也是一項(xiàng)重要的考慮事項(xiàng)。嵌入式電池可以將充電器置于系統(tǒng)中，但對(duì)于可拆卸電池組來(lái)說(shuō)就不方便了，尤其是當(dāng)用戶擁有多個(gè)電池組時(shí)。有些設(shè)備會(huì)同時(shí)具備系統(tǒng)內(nèi)置充電器和一個(gè)可選用的外置充電器。將充電器內(nèi)置于電池組中可以使電池組在系統(tǒng)內(nèi)外都可以充電。電池和系統(tǒng)的要求決定了充電器的拓?fù)洹１?所示為兩種常用充電器在幾個(gè)重要方面的比較。
接下來(lái)，討論是否需要電量計(jì)量。為了延長(zhǎng)電池組壽命，電量計(jì)量可為系統(tǒng)提供精確的電池信息和總體工作情況。它能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電源管理，應(yīng)成為一個(gè)好的電池管理系統(tǒng)的核心。這其中的一個(gè)重要因素是電量計(jì)和系統(tǒng)之間采用什么樣的通訊接口來(lái)交換信息。如果系統(tǒng)的其他部分已經(jīng)采用了某種通訊協(xié)議，建議采用相同的協(xié)議與電量計(jì)進(jìn)行通訊。如果電池組是可拆卸的，電量計(jì)是置于系統(tǒng)內(nèi)還是電池組內(nèi)則成為一個(gè)重要決擇。如果需要保存保修所需的歷史資料和使用信息，將電量計(jì)置于電池組內(nèi)是最佳選擇。對(duì)于有多個(gè)可拆卸電池組的系統(tǒng)，電量計(jì)內(nèi)置于系統(tǒng)中無(wú)法記錄上述信息。另一個(gè)重要的考慮因素是電池信息是包含在系統(tǒng)顯示內(nèi)容中還是會(huì)單獨(dú)顯示，或者兩者都有。有些可拆卸電池組包含一個(gè)小型充電狀態(tài)顯示器，因此不必將電池插入系統(tǒng)來(lái)查看剩余電量。最后，如果電池組有保護(hù)電路，那么是單獨(dú)的安全I(xiàn)C、電量計(jì)抑或兩者共同負(fù)責(zé)電池的二次保護(hù)？
按照電池供應(yīng)商的建議進(jìn)行安全操作是非常重要的。如果電池具備驗(yàn)證功能，系統(tǒng)對(duì)無(wú)法識(shí)別的電池會(huì)做何反應(yīng)？它可以將系統(tǒng)的某些部分（如充電部分）關(guān)閉，也可將整個(gè)系統(tǒng)斷電。電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有多種選擇。應(yīng)認(rèn)真考慮實(shí)現(xiàn)哪些電池管理模塊，以及每個(gè)模塊的功能在系統(tǒng)中如何劃分。提早制定計(jì)劃將有助于為系統(tǒng)打下良好的電源基礎(chǔ)。
優(yōu)化
為達(dá)到最佳系統(tǒng)性能，應(yīng)在優(yōu)化充電操作上花些心思。進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部測(cè)試對(duì)于發(fā)現(xiàn)并糾正可能降低系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)的缺陷，是很重要的。系統(tǒng)內(nèi)部測(cè)試包括：
* 確保系統(tǒng)在預(yù)期的溫度和放電速率下達(dá)到性能要求。
* 確定哪些是用戶需要的信息，并以一種全面而易于理解的方式顯示出來(lái)。
總結(jié)
電池提供的電源為系統(tǒng)帶來(lái)活力。好的電池管理對(duì)用戶來(lái)說(shuō)應(yīng)該是“無(wú)縫”的。電池管理不佳將使產(chǎn)品成功成為泡影。作為系統(tǒng)如此重要的一個(gè)組成部分，電池管理應(yīng)該被充分了解，并提前計(jì)劃和進(jìn)行優(yōu)化。采用Microchip的電池管理器件和算法，所有電池管理功能都可在不同的拓?fù)渲袑?shí)現(xiàn)。線性和開(kāi)關(guān)充電器可用于在電池組外部充電。線性充電器僅支持鋰電池，而開(kāi)關(guān)模式充電控制器含有為鋰離子、鎳電池和鉛酸電池充電的算法。使用電量計(jì)IC可實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)置充電控制。Microchip的電量計(jì)IC包括多種算法，可精確進(jìn)行鎳電池或鋰電池的電量計(jì)量、充電控制和冗余保護(hù)。
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