嵌入式移动系统中电池充电算法研究

论文摘要

在嵌入式移动系统中,电源的管理策略与算法直接影响电源的效率和使用寿命。本文的研究重点是电源管理中的电池充电算法,在比较研究传统充电等方法的基础上提出了四阶段的恒流脉冲快速充电算法,并基于NXP手机平台论述了电源管理的软硬件实现技术。本文的研究内容主要包括以下几个方面:首先介绍了电池和电池充电原理,及其电化学方面的基础知识。针对常用的锂电池,介绍其特点、以及充电过程中的充电参数(如:电流、电压和温度),以及延长电池寿命的基本原则。其次基于以上论述的电池和电池充电原理,提出四阶段充电算法。在比较了传统的电池充电方法基础上综合了分段充电,恒流恒压充电和脉冲快速充电的优点,根据锂电池的实际物理化学特性提出了四阶段的恒流脉冲快速充电算法。然后在NXP公司的手机平台DragonFly上,基于通信基带芯片(PCF5213),电源管理芯片(PCF50603)和充电芯片(UBA2008),搭建了相应的硬件平台,实现了具体的充电算法软件。最后,通过系统的实际调试和运行,获得相关的实验数据。测量结果表明了该方案具有较高的充电效率和安全特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电源管理的技术内容
• 1.1.1 降低功耗
• 1.1.2 散热问题
• 1.1.3 电池寿命
• 1.2 电池充电问题
• 1.3 目的和内容
• 第2章 电池原理和充电方法
• 2.1 电池特性概述
• 2.1.1 原电池原理
• 2.1.2 可充电池特性比较
• 2.2 电池充电技术研究
• 2.2.1 传统充电技术
• 2.2.2 阶段法充电技术
• 2.2.3 快速充电技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 锂电池的四阶段恒流脉冲快速充电法
• 3.1 四阶段恒流脉冲快速法理论基础
• 3.2 锂电池充电原理
• 3.3 本章小结
• 第4章 四阶段恒流脉冲快速充电法的实现设计
• 4.1 充电算法实现平台
• 4.1.1 芯片简介ARM
• 4.1.2 平台Dragon Fly介绍
• 4.1.3 操作系统RTKE概述
• 4.2 实现充电算法的硬件基础
• 4.2.1 基带芯片
• 4.2.2 充电芯片
• 4.2.3 电源管理芯片
• 4.3 充电算法软件设计
• 4.3.1 大电流恒流充电阶段
• 4.3.2 大电流快速脉冲充电阶段
• 4.3.3 小电流恒流充电阶段
• 4.3.4 小电流快速脉冲充电阶段
• 4.4 充电算法的具体编程实现
• 4.4.1 充电模块在系统中的位置
• 4.4.2 状态机设计
• 4.4.3 定时器设计
• 4.4.4 状态转换设计
• 4.4.5 关键过程设计
• 4.4.6 充电参数设计
• 4.5 应用层设计
• 4.5.1 电池电量指示设计
• 4.5.2 应用层充电状态一致性设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 试验与测试
• 5.1 充电测试模型
• 5.2 充电的调试和测试数据
• 5.3 电压校准和误差处理
• 5.4 本章小结
• 第6章 回顾与展望
• 6.1 本文工作回顾
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读学位期间发表的论文