安全

帶有可拆卸電池組的系統(tǒng)應采用安全措施，防范系統(tǒng)在設計不合理的電池驅動下工作。若系統(tǒng)采用非穩(wěn)態(tài)化學電池，過充或過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)化學電池，可能導致其性能下降和壽命縮短。目前所使用的是簡單的機械屏障，如采用獨特的外形規(guī)格或連接器，以及從電池讀取標志位。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)級解決方案，既可確保用戶安全、提高系統(tǒng)性能，又能提供長期的可靠性。

Microchip為電池驗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用提供經業(yè)界證明的安全性。主機和外設都需要具備KEELOQ算法的硬件。今天，KEELOQ算法已被應用于各種安全系統(tǒng)中，如無鑰門禁系統(tǒng)（主要應用于汽車行業(yè)）。當使用KEELOQ技術進行電池驗證時，系統(tǒng)是主機，而電池是外設。系統(tǒng)存儲著制造商代碼和一個隨機數發(fā)生器。當電池制成時，生成一個唯一的序列號和密鑰并存儲在內存中，而且不會被改變。當電池與系統(tǒng)相連時，系統(tǒng)會請求一個序列號并發(fā)送一個32位質詢。電池會提供相應的序列號，并給予一個32位的響應。由于電池管理系統(tǒng)種類繁多，Microchip在其電池管理產品和許多PIC單片機產品中都采用了KEELOQ技術。當在電池組中使用Microchip電量計時，無需額外的硬件即可使系統(tǒng)具備安全功能。如果電池組中沒有電量計，可以使用PIC單片機作為KEELOQ外設硬件。支持KEELOQ技術的主機硬件包括處理器、電量計和充電器。

計劃與分區(qū)

當設計一個采用二次電池作為電源的應用時，在產品設計階段就進行充電系統(tǒng)的計劃至關重要。這個問題常常在系統(tǒng)開發(fā)后期才引起重視，從而導致系統(tǒng)性能低下，因為此時必須要做出很多妥協(xié)。分區(qū)很重要，因為每個模塊在充電系統(tǒng)中的位置往往會影響IC和電路的選擇，還會影響這些模塊如何互動。初期計劃的內容包括列明電池電源的系統(tǒng)需求。在選擇電池化學類型時，實際尺寸、重量要求、運行時間和存儲溫度范圍等指標都很重要。表2將最常見的化學電池作了小結。

決定電池組配置的因素有：最小／最大和標稱電壓值、充電電流、放電電流以及滿足運行時要求的充電容量。絕大多數系統(tǒng)都需要充電，但是也有少數特殊系統(tǒng)例外。充電器是置于系統(tǒng)中、電池組中還是系統(tǒng)外也是一項重要的考慮事項。嵌入式電池可以將充電器置于系統(tǒng)中，但對于可拆卸電池組來說就不方便了，尤其是當用戶擁有多個電池組時。有些設備會同時具備系統(tǒng)內置充電器和一個可選用的外置充電器。將充電器內置于電池組中可以使電池組在系統(tǒng)內外都可以充電。電池和系統(tǒng)的要求決定了充電器的拓撲。表3所示為兩種常用充電器在幾個重要方面的比較。

接下來，討論是否需要電量計量。為了延長電池組壽命，電量計量可為系統(tǒng)提供精確的電池信息和總體工作情況。它能實現動態(tài)電源管理，應成為一個好的電池管理系統(tǒng)的核心。這其中的一個重要因素是電量計和系統(tǒng)之間采用什么樣的通訊接口來交換信息。如果系統(tǒng)的其他部分已經采用了某種通訊協(xié)議，建議采用相同的協(xié)議與電量計進行通訊。如果電池組是可拆卸的，電量計是置于系統(tǒng)內還是電池組內則成為一個重要決擇。如果需要保存保修所需的歷史資料和使用信息，將電量計置于電池組內是最佳選擇。對于有多個可拆卸電池組的系統(tǒng)，電量計內置于系統(tǒng)中無法記錄上述信息。另一個重要的考慮因素是電池信息是包含在系統(tǒng)顯示內容中還是會單獨顯示，或者兩者都有。有些可拆卸電池組包含一個小型充電狀態(tài)顯示器，因此不必將電池插入系統(tǒng)來查看剩余電量。最后，如果電池組有保護電路，那么是單獨的安全IC、電量計抑或兩者共同負責電池的二次保護？

按照電池供應商的建議進行安全操作是非常重要的。如果電池具備驗證功能，系統(tǒng)對無法識別的電池會做何反應？它可以將系統(tǒng)的某些部分（如充電部分）關閉，也可將整個系統(tǒng)斷電。電池管理系統(tǒng)的設計有多種選擇。應認真考慮實現哪些電池管理模塊，以及每個模塊的功能在系統(tǒng)中如何劃分。提早制定計劃將有助于為系統(tǒng)打下良好的電源基礎。

優(yōu)化

為達到最佳系統(tǒng)性能，應在優(yōu)化充電操作上花些心思。進行系統(tǒng)內部測試對于發(fā)現并糾正可能降低系統(tǒng)性能和用戶體驗的缺陷，是很重要的。系統(tǒng)內部測試包括：

*　　確保系統(tǒng)在預期的溫度和放電速率下達到性能要求。
*　　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。

總結

　　電池提供的電源為系統(tǒng)帶來活力。好的電池管理對用戶來說應該是“無縫”的。電池管理不佳將使產品成功成為泡影。作為系統(tǒng)如此重要的一個組成部分，電池管理應該被充分了解，并提前計劃和進行優(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撲中實現。線性和開關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，而開關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IC可實現電池組內置充電控制。Microchip的電量計IC包括多種算法，可精確進行鎳電池或鋰電池的電量計量、充電控制和冗余保護。