电池组监控管理系统在使用中主要依据单体电池的电压、电流值和电池组的温度值进行判断，根据判断结果看是否启动相应的保护。其保护电路应当具备以下几个功能：
⑴过充保护：锂电池在充电过程中如果充电电压超过4.2V，会对电池造成损害。
⑵过放保护：锂电池在放电过程中如果充电电压低于2.7V，会对电池造成损害。
⑶短路保护：用来保证电池在移动时的安全以及电池组的正常工作。
⑷过温保护：由于本系统采用能量消耗型均衡法，因此系统电路板和电池组温度会较高，需要过温保护。
锂电池组保护电路主要由短路保护信号检测电路、中断控制信号判断电路、充放电驱动控制电路等组成。
⒈短路保护电路
电池组在移动和放电时，需要进行短路保护。短路保护电路主要由负载端电压取样电路、比较电路和1V的基准电压电路组成，其实质是由外部中断通知单片机电池组需要进行短路保护，单片机在中断程序中启动短路保护，切断主回路。
1V的基准电压电路在前面已经作了介绍。在这里，首先介绍一下负载端电压取样电路。电池在放电时，放电电流在经过串联的MOSFET管时，由于MOSFET管的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，这时负载的负端P-应该电压很低。当电池组或负载出现异常使回路电流增大到一定值时，P-端的电压将会迅速上升，因此二极管D4将会导通，通过电阻分压得到一定电压，该电压信号与1V的基准电压进行比较得到一个脉冲信号作为单片机的外部中断信号。短路保护电路如图3.24所示。
⒉过充/过放电保护控制电路
除了短路保护外，电池组监控管理系统中还需有过充、过放保护电路。锂电池组的充电方式选用的是恒流转恒压的方式，当电池出现过充、过放现象时可以及时的切断充放电回路。
过充保护控制的基本思路是：当通过电压检测电路检测到电池电压达到4.25V±0.05V时，MCU的控制信号CHARGE输出低电平使三极管Q18截止，使充电回路关断，起到过充电保护作用;相反，当电池电压低于4.0V时，控制信号CHARGE输出高电平使三极管Q18导通，使充电回路导通。其保护电路图如图3.25所示，其中P+为充电时充电机输出的正极。
过放保护控制的基本思路是：在电池放电过程中，当通过电压检测电路检测到电池电压达到2.7V±0.08V时，MCU的控制信号DISCHG输出低电平使三极管Q17截止，使放电回路关断，起到过放电保护作用;相反，当电池电压高于2.9V时，控制信号CHARGE输出高电平使三极管Q17导通，使放电回路导通。其保护电路图如图3.25所示，其中B+为放电时电池组输出的正极。但是需要注意的是，在前面介绍了系统电源是从电池组最大电压转换而来的。当电池处于过放情况下，不可能再对系统提供大电流。因此要求过放保护电路处于低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1uA.
3.4.2均衡电路设计
在前面我们已经介绍过了，锂离子电池在串联使用时，对锂电池组进行充电中，单体锂离子电池之间会出现不均衡的问题，时间长了会导致电池组中各单体电池容量的不一致，这样势必会影响锂离子电池的使用寿命。为了保证电池组中各单体电池的一致性，我们需要设计均衡保护电路。
本系统采用的是能量损耗型均衡方法。判断方法是当电池组中某节电池单体电压超过电池组平均电压值0.2V时，我们认为电池组处于不均衡状态，应当启动均衡保护，打开旁路开关，通过分流电阻释放能量。
均衡电路是保证串联各电池电压一致性的根本，从而也关系到电池使用寿命的长短。在充电状态下，若检测到某节电压高于电池组平均单节电压时，由单片机I/O口输出高电平，从而使驱动三极管导通，相应节电池正极的电压将对地形成回路，并在两只电阻上形成分压，从而使得均衡电路的PMOS开关导通，并在功率电阻上形成分流，系统采用12欧姆/5瓦的功率电阻，因此均衡电流可达300mA左右，同时和功率电阻并联的LED指示灯会被点亮，说明该节电池处于被均衡的状态。每节电池的均衡电路都是按照如图3.26所示的电路并联在电池正负极之间的。
3.5串行通信电路
串行通信电路用来与上位机进行通信，实现参数设置和数据上传。芯片MAX232的电源通过跳线来确定是否供电，因此在不需要与上位机通信时，可将其电源断开，从而降低系统功耗。如图3.27所示。
3.6小结
在本章中，我们根据系统要求，首先提出了对电池组进行监控管理的总体方案。然后根据系统的性能和功能要求，完成了对单片机的选型以及信号采集电路和保护电路的方案选择。最后根据电路设计方案分别对各个电路进行了详细的分析和阐述。系统的硬件设计是软件设计的基础，为软件设计搭建了平台。
该系统的硬件电路已经完成了PCB板的制作。绘制硬件电路的过程是一个学习的过程。在这个过程中，我们需要充分考虑各方面的因素，例如电源与地、模拟与数字以及电路的抗干扰能力等。任何一个因素都可能会对系统的正常运行产生很大的影响，需要不断优化布局布线。另外，该硬件电路除了应当能满足系统的功能要求外，还需要有一定的扩展能力，这些都是在设计过程中需要解决的问题。在设计的过程中还出现了单片机不能正常工作的情况，经过检测，发现是由于晶振的设置不对。总之，在硬件设计的过程中， 可以学到了很多知识，将理论与实践逐渐结合起来，为今后的硬件开发打下了基础。
