一种新式锂电池处理系统的方案与完结

跟着社会的展开，锂电池在出产日子的各个范畴运用非常广泛，电池的运用与处理成为了各种设备展开中一种非常关键的技术。这篇文章通过对锂电池技术的研讨，方案了一种新式的对于锂电池的处理系统，并介绍了完结方法。该锂电池处理系统的方案，实施了分布式的结构方案，内容包含有电量估量，电池充电与放电，单个电池间的均衡等功用本地测量模块，详细分析了完结各个模块的硬件方案。

本世纪初以来，锂电池出产与研讨获得了非常大的打破，因其具有的许多出色利益，如放电电压安稳，自放电率低，工作温度方案宽，无回想效应，储存寿数长，重量轻，体积小等特色，现已慢慢地代替了传统的镍镉蓄电池及铅酸蓄电池，在社会出产和日子的运用范畴越来越宽，成为了如今干流的动力电池。因为在锂电池内部，其化学反应非常复杂，在大家不断完善电池本身功用的一同，也在对电池的处理技术及运用进行不断的研讨，以增加电池运用寿数，前进电池功率，最大地体现电池功用。

电池处理系统（Battery Management System，BMS），它触及微电脑技术及查看等技术，实施动态地监控电池单元及电池组的工作情况，可以精确地计算电池的剩余电量，对电池实施充放电保护，促使其处在最佳工作情况，降低工作本钱，前进运用寿数。这篇文章归纳了国内外的一些抢先作用，方案并完结了一种新的锂电池处理系统。本处理系统结构选用模块化、分布式的方案，系统包含2级的控制结构，即本地测量模块与中央处理模块。其间，中央处理模块首要的功用为运用RS232接口和上位机实施通讯，以CAN总线网络方法进行和本地测量模块连通；本地测量模块首要的功用为数据搜集（首要为温度、电流及电压的数据搜集），充放电控制，电量测量，单个电池均衡及运用CAN总线技术与中央处理模块通讯等。

1处理系统硬件方案方案

这篇文章方案的电池处理系统，首要是运用在电动车及一些水下设备，因而系统方案上要结构合理，技术抢先，可扩展性强；系统的各种参数技术精确度要高。因而，本电池处理系统的方案，要完结以下各种功用：

1）实时搜集电池信息，包含电池组总电压，单个电池电压，充放电电流及温度等参数；

2）测量和闪现剩余电量；

3）可以供应数据传输接口，完结和CAN总线有些及上位机的通讯；

4）人机交互功用好，系统安全、牢靠，具有较强的抗干扰性。

在图1中可以看出，本锂电池处理系统包含2级的控制结构，分别是中央处理模块(Central Electric Control Unit，CECU)、本地测量模块(Local Electric Control Unit，LECU)，中央处理模块和本地测量模块是以CAN总线的方法完结通讯联接。本电池处理系统结构如图2所示。在图2中，本地测量模块的首要功用是进行对电池组的充电，构成模块有：数据搜集模块（为要为电流，电压，温度等的数据搜集），均衡模块，充电模块，电量测量模块等；中央处理模块首要是进行本地测量模块的处理，运用CAN总线通讯方法，进行控制信息的发送和电池情况信息的接收。这篇文章仅对其间几个关键的模块进行介绍。

2本地测量模块硬件方案

单电池端电压，其为实施电池剩余电量计算，充放电方法挑选，以及工作情况评估的一个首要依据，所以对电池组进行监控的前提条件，便是要有一个合理的单电池端电压测量方法。但是因为电池组中电池数目多，总的电压比照高，测量的精度恳求高，因而实施电源测量的难度比照大。电压监测方案的工作原理是：第一步，MCU控制的多路开关Kn-1、Kn-2（n为数1至7之间），同步把电容与与之对应的单元电池两端实施对接，开端电容充电，抵达电容电压与单元电池电压相同的目的；第二步，将MCU控制多路开关Kn-1、Kn-2进行断开，并把开关K1及K2合上，接到单片机的A/D模块实施测量。在测量的时分，依据避免因电池端电压不安稳形成影响效果的考虑，模块选用挑选多次测量平均值的方法。该方案可以很方便地运用微处理器内部A/D单元，不要额外增加A/D模块，前进了方案的功率，节省了本钱。通常在实践的电路中，可以运用继电器来完结仿照开关。

2.2电流搜集模块

对于充放电进程中动态电流的测量，这篇文章通过运用LEM公司LTSR25-NP电流传感器来完结。此元件是依据霍尔效应的带补偿的闭环多量程电流传感器，通过单极性电压的方法进行供电，具有出色的测量精度，没有插入损耗，线性度超卓，电流过载才干比照好。在摄氏25度以下，其测量精度可以抵达±0.2%。其额外电流是25安，最大的可测电流是80安，可以极好地完结系统方案恳求。此电流传感器可以将充放电电流变换成0到5伏的电压信号，然后接入到单片机的A/D单元，可以测得充放电电流。

2.3温度搜集模块

温度搜集模块，是通过美国Dallas半导体公司的DS620可编程智能数字温度传感器完结的。其芯片里富含寄存器、A/D转换器以及接口电路，可以直接把数字信号输出。其和单片机的接口电路比照简略，传输间隔长，控制功用好，对外界的抗干扰才干强，特别适用于低功耗的微型温度测量系统。该DS620数字温度传感器，可以供应1.7至3.5伏的低电压温度测量，在0到70摄氏度的环境中，测量精度可抵达±0.5摄氏度，传感器可以工作的方案为零下55到零上125摄氏度之间。可以运用在分布式的传感系统中，进行多点的联接，一条总线可以一同联接8个DS620一同工作。这篇文章通过SPCE061A的IOA2及IOA3接口，仿照I2C总线，进行和DS620的通讯。

2.4均衡模块

实施对串联联接的蓄电池组充电时，因为电池组里的各单元化学特性的区别，假设一些单元电池充满电，但另一些单元电池却还没有充电完毕，这就会发作被充满电的电池单元产生过充电现象，这就会对蓄电池影响很大。与此相反，假设那些蓄电池不能长时间足够电，及会增加内阻，降低蓄电池的容量，致使蓄电池的简略损坏。处理蓄电池在充电进程中的一些充电缺乏及过充疑问的一个最有用的方法，便是实施对电池均衡充电，让一切的电池均可以抵达均衡一起情况。本电池处理系统所选用的均衡方案，即选用双向可逆DC/DC动态均衡方法的原理，通过DC/DC开关电源，在充放电进程中依据查看到的各单体电池的电压值，进行对需充电的单节电池动态均衡充电，用电池组的电量对该节电池实施额外的均衡充电。DC/DC开关电源运用的是新星的DOM-24D15S5芯片，其输入电压是18至36伏之间，输出电压为4.6至5.5伏之间。

2.5充电模块

当时，大有些的充电曲线为恒压与恒流充电曲线的组合。锂电池在充电后期，依据保证电池安全的考虑，电池充电需求选用恒压充电的方法。通常充电的方法把蓄电池的充电进程分红3个有些，即：预充、恒流及恒压，其原理和控制进程比照简略，在充电的前期时期，充电速度较快，充电功率较高。但是，这种充电的方法致使的热量非常大。为了处理这个疑问，这篇文章通过把预充及恒压充电成为间歇充电的方法，恒流充电的方法借助于充电电源适配器的限流控制。

当锂离子电池组进行充电时，假设该电池组设备有电池处理系统，则必需要外接一个能和其匹配的恒压限流型的电源适配器。计算恒压值U表达式是：U=4.2*N+损耗电压；在上式中，N标明电池的节数，而损耗电压是通过试验获得。在本系统中，选用的锂电池是深圳雷天公司的TS-LCP50AHA型，该型电池的限流值Ic是0至0.5C之间，C标明电池容量。在计算时，取TS-LCP50AHA型电池的最佳充电电流0.3C。对电池进行充电之前，一定要先实施系统的初始化，接着在以预充、恒流充电及恒压充电这3个过程进行电池的充电。

3完毕语

综上所述，这篇文章方案并完结了一种新式的锂离子电池处理系统，详细介绍了系统的硬件方案方案及各个功用模块的详细方案。在试验进程中，本系统工作比照正常，各项技术指标，如单电池电压测量，总电流，总电压，温度测量等方面都契合恳求，系统具有较好的牢靠性和实用性。