锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率低、放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

正因为锂电池被广泛应用于工业、日常生活等领域，对电池荷电状态（SOC）的估算已成为电池管理的重要环节。目前SOC估算方法有：开路电压法、安时计量法、内阻法、神经网络和卡尔曼滤波法。但是，由于电池结构复杂，电池的荷电状态受放电电流、电池内部温度、自放电、老化等因素的影响，使得SOC的估算困难。上面方法一定程度上解决了传统数学建模的困难，但要获得准确性和可靠性，并且具有自适应能力的方法，仍然需要做大量的实验，这将是非常艰难的工作。又如前文提到的，锂电池剩余电量跟整个供电系统的可靠性成正比，所以对于一些重要的用电领域，比如通信电力等系统，如果能实时在线监测锂电池的剩余电量，将有重要的实际意义。

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作以及结构安排

本文主要学习和研究了锂电池剩余电量监测的方法。通过由CC2530组成的无线传感网络来监测给系统芯片供电的锂电池的剩余电量，从而监测该芯片的电池电量使用情况，避免因供电不足影响到数据采集。并将多种测试方法进行比较，选择其中较为好的开路电压法和安时法相结合的方法进行研究，得出较为精确的结果。

本文主要分为6章：

第1章为绪论部分。主要介绍了课题的背景和研究意义，锂电池的国内外研究现状和发展趋势。

第2章对锂电池特性、电池SOC监测常用方法做了简要介绍。

    第3章介绍了系统总体设计方案。对系统原理做了分析，介绍CC2530芯片的相关性能。

第4章和第5章介绍了硬件模块和软件部分的设计。硬件部分成系统连接图，锂电池接口电路，无线传感通信电路三部分。

第6章对系统测试数据进行分析。

2 锂电池性能及剩余电量监测方法

2.1 锂电池性能介绍

目前的锂电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类。它们所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。主要区别在于电解质的不同，锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“乾态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物胶体电解质。很显然胶体电解质不会像液体电解液泄漏，所以装配很容易，使得整体电池更轻、更薄，安全性更好。加上用铝塑复合薄膜製造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量，是下一代锂离子电池。锂离子电池的工作原理很简单[2]。