随着新能源政策的不断推出,全球电动汽车行业快速发展,带动锂电池市场规模的进一步扩张,但是锂电池的化学特性极其活泼,使用时容易因为过压、过温等出现安全问题。为此,在锂电池工作过程中需要配套的电池管理芯片对电池的工作参数进行检测以及保护。数字控制器作为电池管理芯片的核心,负责电池管理芯片与MCU的通信,对电池进行监测、保护以及控制,因此设计电池管理芯片中的数字控制器是很有必要的。深入研究电池管理芯片和数字控制器的工作原理的基础上,设计了数字控制器的监测、保护和控制三大模块。其中监测模块采集电池的电压、温度和电流,采用时分复用的方式进行电压和温度的采集,设计均衡使能寄存器和均衡专用时间实现电池的均衡处理,电流采样采用库伦积分法;针对保护模块,为了保证故障检测的有效性,采用一票否决的故障滤波算法,实现了过压、过流等多种硬件故障保护,并且故障检测阈值和检测参数可配置;设计I2C通信、寄存器和调度模块实现数字控制器的控制功能,I2C通信负责与MCU通信,将数据写入寄存器中,配合调度模块的时刻管理对芯片进行控制。使用verilog硬件描述语言,对数字控制器各个模块进行描述,采用模拟电路行为级描述和I2C主设备验证模型的方式,构建小型电池管理系统的验证环境,对其进行功能验证。验证结果表明数字控制器支持标准100k Hz的I2C通信,可实现MCU与芯片的数据交互;支持均衡处理,在正常和均衡工作模式下均能对电压、温度进行采样,电流采样支持单次采样和连续采样;各种故障在触发时,对应的充放电开关均能关闭,并且故障显示在状态寄存器中,多种故障检测阈值和检测参数配置均能生效。