BQ2013H在鉛酸蓄電池電量監測中的應用

摘要：基于TI公司的電源管理芯片BQ2013H與STC89C52單片機，實現對鉛酸蓄電池電量的實時監測。根據實際使用蓄電池的標定容量，通過BQ2013H芯片可編程引腳設置初始容量，在蓄電池充電或放電過程中，通過監測蓄電池負極與地之間的檢測電阻的電壓，來確定蓄電池的充放電狀態。由5個LED指示可用容量，也可以由單片機通過HDQ協議與BQ2013H芯片通信，讀出相關寄存器值，計算得到蓄電池的剩余容量。
關鍵詞：BQ2013H；STC89C52；HDQ協議；鉛酸蓄電池；電量監測

引言
蓄電池作為較長時間供電電源，廣泛應用于交通、通信、控制系統等領域。為保證用電系統的穩定性，對蓄電池剩余電量的監測是一項很重要的工作，常用的檢測方法有：密度法、開路電壓法、放電法和內阻法。這4種方法的缺點是測量精度低，不適合在線測量，電路設計復雜或算法繁瑣。本文介紹一款TI公司的電源管理芯片BQ2013H，它可以高精度、實時地在線監測蓄電池剩余電量、當前電壓、電池溫度等信息，而且外圍電路設計簡單，采用HDQ一線通信協議。

1 芯片簡介
1．1 特 征
BQ2013H可以對可充電電池的剩余電量進行精確測量，可以監測的電池包括鎳鎘、鎳氫和鉛酸蓄電池。芯片直接驅動用于容量顯示的LED燈，能夠應用內部溫度傳感器自動進行充電和放電補償，提供簡單的單總線串行通信接口。芯片引腳圖見圖1，各引腳功能描述如表1所列。

1．2 功能描述
BQ2013H芯片專為電池組設計，可以對電池的可用電量保持精確記錄。在電池的負極與線路板的地之間串接一個檢測電阻，芯片通過監測檢測電阻的電壓降來判斷電池是處于充電還是放電狀態。BQ2013H通常用于高放電率系統中高容量電池電量的監測。
電池的自放電通過內部的定時器和溫度傳感器來估算，對電池溫度、充電率和自放電率的補償應用于電荷計數器，該計數器在一個寬的操作條件下可以提供可用容量信息。最初的電池容量、自放電率、顯示模式和電荷補償可以用芯片的引腳PROG1～6來設置。電池從滿到空的一個放電周期中，實際的電池容量可以由芯片自動地“學習”。由5個LED燈指示可用電量。
BQ2013H支持一個簡單的單線雙向串口連接到外部微處理器(共地)，芯片響應串口的外部命令，輸出相應的電池信息。為了支持電池組的測試，輸出可以由命令來控制，微處理器可以修改芯片的一些數據寄存器。
BQ2013H可以直接監測4個鎳電池單元和3個鉛酸電池單元，在BQ2013H芯片的REF輸出引腳接一個晶體管，可以構成一個簡單、廉價的電壓調節器。在多個電池的單元系統中，可以給芯片的VCC引腳提供電源。內部寄存器包括可用電量、溫度、容量、電池ID、電池狀態寄存器。