鋰電池的綜合測試系統(tǒng)的研究

摘要：隨著鋰電池的應(yīng)用越來越多，對生產(chǎn)的鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。與此同時，對鋰電池檢測系統(tǒng)也提出了更高的要求。本文主要介紹了一種基于單片機控制的鋰電池全面綜合測試系統(tǒng)。對其工作原理進行了敘述。

關(guān)鍵詞：鋰電池；檢測系統(tǒng)；單片機；采集電路

1.引言

現(xiàn)在，使用的各種電池中，鋰電池是近幾十年發(fā)展起來的一種新型電源，具有很高的能量、沒有記憶性、無污染等優(yōu)點，成為首選的便攜式設(shè)備的電源。自90年代的時候，日本的索尼公司成功開發(fā)了鋰電池開始，鋰電池一直是各個國家研究和開發(fā)的熱點。隨著快速發(fā)展的電子設(shè)備，鋰電池需求越來越多。對鋰電池測試設(shè)備的需要變得也越來越多。在我國許多的電池制造商引入外國電池的測試設(shè)備，但是非常的昂貴。國內(nèi)的檢測設(shè)備的測量精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備的利用率和自動化程序等都非常的低。

因此，研制開發(fā)一套成本合理，并可以滿足需求的大規(guī)模生產(chǎn)的自動化的鋰電池化成、測量、分選系統(tǒng)，是眾多的鋰電池制造商非常需要的。

2.鋰電池檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計

在電池充電和放電的過程中電流、電壓的精度確保控制在規(guī)定范圍內(nèi)是系統(tǒng)的核心控制方法。系統(tǒng)采用恒定電流電壓的方法，即在恒流充電狀態(tài)，不斷檢測每節(jié)電池的電壓，當(dāng)檢測到充電電池電壓達到飽和值時，充電狀態(tài)從恒流充電狀態(tài)自動進入恒壓充電狀態(tài)。恒壓充電狀態(tài)下，保持恒定的充電電壓，當(dāng)充電電流下降到規(guī)定值時，恒壓充電狀態(tài)終止。還設(shè)置最大恒壓充電狀態(tài)下時間值，一旦方式轉(zhuǎn)換在恒壓充電狀態(tài)下，充電的時間過長，立即停止充電，是鋰電池安全充放電的保證。

該系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使設(shè)備安裝簡單易于維護。共有512個檢測點在每一臺設(shè)備中，分為8個部分，有64個檢測點在每一部分中，配置單獨的恒流源在每個檢測點上，實現(xiàn)單點獨立控制和彼此互不影響的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DSP控制器作為主控器控制，8位單片機作為分控制器來控制，一個分控制器控制一個部分。因此使用DSP、單片機、開關(guān)恒流源相結(jié)合，形成智能的鋰電池綜合測試系統(tǒng)。如圖1所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。主要組成由

2.1.上位機

上位機通過串行總線發(fā)送數(shù)據(jù)到DSP主控制器，控制器控制系統(tǒng)操作啟動、停止、分類的信息等，并實時接收主控制器電池測試數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)顯示，并繪制曲線圖。我們選用PC機作為上位機。

2.2.主控制器

負責(zé)操作整體的運行主控制器，與上位機通信、控制分控制器、收集數(shù)據(jù)、控制算法、液晶顯示器、鍵盤處理等等。我們選擇DSP作為主控制器來完成控制。

2.3.采集電路

DSP內(nèi)置16路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊，系統(tǒng)通過使用控制器對電池（512節(jié)）電壓電流采樣，每個部分占用兩路的A / D采樣通道。因為信號傳輸距離長，加上一些干涉等，采用電壓傳輸將會影響設(shè)備測量精度。本系統(tǒng)的采樣信號采用V / I，I / V轉(zhuǎn)換信號方法傳輸。

2.4.分控制器

接受主控制器的命令和對電池的檢測點進行獨立的控制是分控制器主要任務(wù)。（其中包括電流的大小、充電和放電狀態(tài)、開關(guān)量等）。

2.5.組件

電池夾、功率板、恒流源等組成。

3.鋰電池檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

我們設(shè)計了采集電路根據(jù)整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。數(shù)據(jù)采集是計算機應(yīng)用系統(tǒng)中普遍存在的。在電池測試采集系統(tǒng)中，一個非常重要的環(huán)節(jié)是對電壓電流的采集，系統(tǒng)的檢測精度和靈敏度受它的采樣精度直接影響。主控制器選擇DSP控制器自帶A/D。系統(tǒng)采樣信號以電壓電流轉(zhuǎn)換的方式傳輸，電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳輸，進入DSP采樣通道之后把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，在傳輸過程中產(chǎn)生的干擾問題已經(jīng)被有效地避免。確保測量精度。組件的數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)圖如圖2。

.4.鋰電池應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件采用模塊化的設(shè)計方法，該系統(tǒng)的主程序主要包括：初始化程序、中斷服務(wù)程序、通信程序、數(shù)據(jù)采集程序、充放電控制程序、控制算法程序、顯示程序等組成，主控制器程序流程圖如下圖7所示。在系統(tǒng)的運行過程當(dāng)中，根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)與實時檢測的數(shù)據(jù)比較看是否停止對電池充放電。

5.結(jié)論

本文就鋰電池的綜合測試系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的總體設(shè)計，完成了主控制器的程序流程。再設(shè)計的過程中，充分考慮了鋰電池廠家的需求，大規(guī)模的檢測能力及自動化等因素，為鋰電池綜合測試系統(tǒng)的研究提供了參考。

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