鋰離子電池綜合測試系統(tǒng)研究

摘要:隨著鋰離子電池的應(yīng)用越來越多，對鋰離子電池產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量提出了更高的要求。同時(shí)，對鋰離子電池檢測系統(tǒng)也提出了更高的要求。本文重要介紹了一種基于單片機(jī)的鋰離子電池綜合測試系統(tǒng)。闡述了其工作原理。

關(guān)鍵詞:鋰離子電池;檢測系統(tǒng);單片機(jī);采集電路

1.介紹

目前，在使用的各種電池中，鋰離子電池是近幾十年來發(fā)展起來的一種新型電源，具有高能量、無記憶、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為便攜式設(shè)備的首選電源。自上世紀(jì)90年代日本索尼公司成功開發(fā)鋰離子電池以來，鋰離子電池一直是各國研發(fā)的重點(diǎn)。隨著電子設(shè)備的飛速發(fā)展，對鋰離子電池的需求也越來越大。對鋰離子電池測試設(shè)備的需求也在上升。國內(nèi)很多電池廠家都引進(jìn)國外的電池檢測設(shè)備，但是價(jià)格非常昂貴。國內(nèi)檢測設(shè)備的測量精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、設(shè)備利用率和自動(dòng)化程度都很低。

因此，開發(fā)出一套成本合理、能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)要的自動(dòng)鋰離子電池成型、測量、分選系統(tǒng)，是很多鋰離子電池廠家所要的。

2.鋰離子電池檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

在電池充放電過程中，保證電流和電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)的精度是系統(tǒng)的核心控制方法。系統(tǒng)采用恒流電壓的方法，即不斷檢測各電池處于恒流充電狀態(tài)下的電壓。當(dāng)充電電池的電壓達(dá)到飽和值時(shí)，充電狀態(tài)將從恒流充電狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)。在恒壓充電狀態(tài)下，保持恒壓充電。當(dāng)充電電流降至規(guī)定值時(shí)，恒壓充電狀態(tài)終止。設(shè)定最大恒壓充電狀態(tài)下的時(shí)間值，一旦改變恒壓充電狀態(tài)下的模式，假如充電時(shí)間過長，則會(huì)立即停止充電，這是鋰離子電池安全充放電的保證。

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使設(shè)備安裝簡單，易于維護(hù)。每個(gè)設(shè)備有512個(gè)檢測點(diǎn)，分為8個(gè)部分，每個(gè)部分有64個(gè)檢測點(diǎn)。在每個(gè)測點(diǎn)配置單一恒流源，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)獨(dú)立控制和互不影響的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DSP控制器作為主控制器，8位單片機(jī)作為子控制器進(jìn)行控制，一個(gè)子控制器對一個(gè)部件進(jìn)行控制。因此，將DSP、MCU和開關(guān)恒流源相結(jié)合，形成一個(gè)智能的鋰離子電池綜合測試系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。重要成分是

2.1 上位機(jī)

上位機(jī)通過串行總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給DSP主控制器，控制器控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、分類等信息，并實(shí)時(shí)接收主控制器的電池測試數(shù)據(jù)。執(zhí)行數(shù)據(jù)顯示并繪制圖形。我們選擇PC作為上位機(jī)。

2.2 主控制器

負(fù)責(zé)主控制器的整體操作，與上位機(jī)的通信，控制子控制器，數(shù)據(jù)采集，控制算法，LCD，鍵盤處理等。我們選擇DSP作為主控制器來完成控制。

2.3 采集電路

DSP采用16通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊構(gòu)成。系統(tǒng)采用控制器對電池(512段)的電壓和電流進(jìn)行采樣，每個(gè)部分占用2個(gè)A/D采樣通道。由于信號(hào)傳輸距離長，加上一些干擾等，使用電壓傳輸會(huì)影響設(shè)備的測量精度。該系統(tǒng)的采樣信號(hào)通過V/I和I/V轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行傳輸。