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(xì)定義，但作為簡(jiǎn)單的介紹從設(shè)計(jì)的角度看是適合。
二、智能電池
----智能電池(簡(jiǎn)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(yīng)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(wù)及其MCU的必備條件
----一個(gè)由MCU?實(shí)現(xiàn)的智能電池可以完成下列各項(xiàng)任務(wù)，按照任務(wù)的復(fù)雜程序排列：
----?1、身份識(shí)別
----這個(gè)應(yīng)用將檢查智能電池的標(biāo)識(shí)字符串，如果智能電池不能回復(fù)正確的標(biāo)識(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)拒
絕工作。這個(gè)任務(wù)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(lái)的危險(xiǎn)。
----這個(gè)任務(wù)可以做的更復(fù)雜以增加安全性，來(lái)減小破解ID代碼的可能性。
圖1、ID識(shí)別
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對(duì)MCU的要求：
----EEPROM：存放ID標(biāo)識(shí)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(jī)詢問(wèn)ID標(biāo)識(shí)。
----程序存儲(chǔ)區(qū)：計(jì)算/選擇ID標(biāo)識(shí)字符串。
----帶內(nèi)部時(shí)鐘：可以減少成本和PCB空間。
建議采用AVR的芯片：Attiny26、AtmeL8。
----2、報(bào)告電池電壓
----智能電池能夠測(cè)量并報(bào)告本身的電壓，主機(jī)應(yīng)用程序根據(jù)電池所給的信息采取相應(yīng)的動(dòng)作。
----圖2、報(bào)告電池電壓?
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對(duì)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(shè)計(jì)成本并提高智能電池的自適應(yīng)能力。
----通訊接口：與應(yīng)用程序進(jìn)行有關(guān)報(bào)告電壓信息的通訊
----程序存儲(chǔ)區(qū)：測(cè)量電壓并處理電壓信息
----建議采用AVR的芯片：ATtiny15、ATmega8535、ATmega8、ATmega16。
----3、報(bào)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(shí)的充電電流和放電時(shí)的放電電流，并報(bào)告這些信息
對(duì)MCU的要求：
--?1>?ADC的精度根據(jù)應(yīng)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(cè)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(cè)量
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----4、向主應(yīng)用程序報(bào)告精確的和運(yùn)算后的數(shù)據(jù)
----智能電池能夠根據(jù)所測(cè)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(cè)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(jì)算出電池
壽命，計(jì)算結(jié)果保存于MCU的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
----信號(hào)控制：根據(jù)測(cè)量的參數(shù)，將報(bào)告一些控制信息。例如：太小的功率輸出--POWER?DOWN
應(yīng)用、滿充電--結(jié)束充電、一些危險(xiǎn)狀態(tài)如太大的充電或放電電流。
圖4、超級(jí)智能電池?
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對(duì)MCU的要求：
----EEPROM?要足夠能放下必要的電池特征。
----程序存儲(chǔ)區(qū)，執(zhí)行必要的操作。在這個(gè)例子中，智能電池已經(jīng)接管了重要且危險(xiǎn)的任務(wù)，因
此對(duì)時(shí)鐘穩(wěn)定性、程序跑飛和程序死鎖保護(hù)提出了更高的要求。建議采用片內(nèi)振蕩器、先進(jìn)的上
電復(fù)位和低電壓檢測(cè)電路。
----建議采用AVR的芯片：ATmega8535、ATmega8、ATmega16、ATmega32。
5、危險(xiǎn)狀況下的自動(dòng)干預(yù)
----在有危險(xiǎn)的情形發(fā)生時(shí)，智能電池能夠自己采取相應(yīng)的動(dòng)作。包括當(dāng)充電或放電時(shí)任意一個(gè)電流太高,當(dāng)放電時(shí)電量低于某一個(gè)數(shù)值時(shí)（某些電池如完全放電會(huì)受損）時(shí)完全關(guān)閉電池。這就要求電池供應(yīng)商在智能電池的應(yīng)用程序中對(duì)許多的參數(shù)進(jìn)行編程處理，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使智能電池有更多的自動(dòng)處理能力，對(duì)主應(yīng)用程序的邏輯處理需求降低。這意味著反應(yīng)更快速和減少通信錯(cuò)誤造成的危險(xiǎn)。
對(duì)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(xiǎn)工作情況下還要采取相應(yīng)動(dòng)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(jī)電池有三節(jié)或四節(jié)電池。最理想的工作狀況是每個(gè)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(duì)MCU?的要求：
----要有額外的ADC通道用于測(cè)量電池單元的電壓。
----電平轉(zhuǎn)換，將單個(gè)電池單元的電壓轉(zhuǎn)換到適合ADC的范圍。
----單個(gè)電池放電的控制信號(hào)或內(nèi)嵌放電FET。
----7、針對(duì)智能電池的應(yīng)用環(huán)境，對(duì)MCU其它方面的要求
----以下是智能電池的應(yīng)用環(huán)境而對(duì)MCU的要求：因?yàn)殡姵刂饕怯脕?lái)給主應(yīng)用項(xiàng)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(duì)MCU以下的要求是必需的：
----當(dāng)MCU不使用時(shí)，工作在休眠模式以減少功耗。
----快速喚醒時(shí)間：要求從休眠模式喚醒工作的時(shí)間最小。
----內(nèi)部的RC振蕩器能夠提供快速低功耗的時(shí)鐘基準(zhǔn)。?
內(nèi)部電壓調(diào)整器
----為使智能電池在主電池電壓關(guān)閉時(shí)也能工作，因此片內(nèi)的電壓調(diào)整器給MCU提供一個(gè)合適的工作電壓是必需的。
內(nèi)嵌溫度傳感器
----為增強(qiáng)智能電池的處理能力，內(nèi)嵌溫度傳感器，用于檢測(cè)另一種危險(xiǎn)的工作狀態(tài)：電池單元過(guò)熱。
----四、MCU必備條件匯總:?
----小的封裝物理尺寸
----低功耗運(yùn)行，要求高級(jí)電源管理（休眠模式、喚醒時(shí)間和中斷）
----EEPROM?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
----通訊接口（UART、SMBUS?等）
----程序存儲(chǔ)區(qū)
----時(shí)鐘基準(zhǔn)：
----快速啟動(dòng)時(shí)間；
----高精度的通訊和定時(shí)；
----高可靠性，內(nèi)部振蕩器的可靠性會(huì)更好。
----高精度的A/D轉(zhuǎn)換
----高級(jí)的程序跑飛保護(hù)：看門狗、掉電檢測(cè)、上電復(fù)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?