随着整个社会对环境保护和能源节约的日益重视,使用无污染的环保能源已经成为了现代社会发展的一种趋势。近年来锂离子电池作为一种环保能源在我们的社会生活中得到了越来越广泛的普及,特别是可充放电的锂二次电池在我们的生活中应用得更加广泛。 目前市场上比较常用的锂离子电池基本还局限在手机、笔记本电脑、数码相机等消费类电子产品的电源供电上。但日本、美国、德国等许多发达国家都已经在研究和开发能够应用于环保汽车的锂离子动力电池组。 用环保电池取代过去对环境污染严重的铅酸电池已经成为一种趋势。但是目前国内外还没有配套这种大功率锂离子动力电池组的充电管理芯片出现。而且对于锂离子电池,国内外的生产厂商很多,每个厂商生产的电池的特性参数都不尽相同,所以我们急需设计出一种可靠的、安全的、可编程的、通用的、能最大程度上提高电池使用寿命的大功率动力锂离子动力电池组的充电管理芯片。 本文研究了JTAB协议及其在ISP方面的扩展应用,进而用Verilog对数字电路进行建模,实现了ISP充电管理芯片的在线配置功能。使得芯片可以通过标准的JTAG接口从PC上位机上下载目标电池组的各项规格参数,配置充电管理芯片,从而实现了芯片对不同规格的锂离子电池的通用充电功能。 本文研究对比了当前各种针对锂离子电池的充电方式及当前流行的主要的锂离子均衡充电的方法,比较了其中的优劣。在此之外,本文提出了两种针对锂离子串联电池组的均衡充电的方法。一种是针对锂离子串联电池组的并行充电方式,另一种是针对锂离子串联电池组的脉冲充电方式。两种充电方式都实现了对锂离子电池组的快速均衡充电。其中并行充电方式隔离了锂离子电池组中的单体电池,使用两阶段充电方法,使充电快速而且均衡。而脉冲充电方式极大的减小了锂离子电池在充电过程中的极化现象,并且复用了时域空间,极大的提高了充电效率和充电速度,同时也保证了电池组中各个单体电池的均衡,延长了电池组的使用寿命。最后,本文针对提出的两种充电方式用Matlab对充电系统进行系统级建模,使用Matlab Simulink和Modelsim进行联合仿真。给出了比较满意的系统仿真结果。本设计还对系统的数字电路模块进了RTL级编码设计实现,并对特定工艺库进行了DC综合和静态时序分析,使设计电路的时序满足指定标准的时序约束,给出了基于指定工艺库的门级网表文件及基于该网表文件的物理版图。在后续的工作中,我们就可以在生成的网表文件的基础上利用诸如Synopsys ICC之类的自动布局布线EDA工具对给出的网表文件进行电路的布局布线工作,最后给出整体电路的版图,完成整个芯片设计流程。