低溫智能鋰離子電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統(tǒng)的規(guī)劃方法，該系統(tǒng)由32個(gè)20Ah4系列、8個(gè)并聯(lián)單元組成。本方法具有基礎(chǔ)維護(hù)、電量測(cè)量、電量平衡和故障記錄功能。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)功能良好，滿足規(guī)劃要求。

目前的電池處理系統(tǒng)重要是為使用大容量電池組和較短的電池壽命而設(shè)計(jì)的。本加工系統(tǒng)服務(wù)的設(shè)備功耗高，電池周期短，加工系統(tǒng)本身的功耗不低，不適合在低功耗的表面應(yīng)用。關(guān)于氣體遠(yuǎn)程監(jiān)控來說，均勻的系統(tǒng)電流只有幾毫安，要在低溫下持續(xù)工作6個(gè)月以上。為了滿足本項(xiàng)目的應(yīng)用，本文介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統(tǒng)的規(guī)劃方法。具有基礎(chǔ)維護(hù)、功率計(jì)量、充電平衡、缺陷記錄等功能。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)功能良好，滿足規(guī)劃要求。

1.系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

低溫鋰離子電池的處理系統(tǒng)重要由基礎(chǔ)維護(hù)電路、電量計(jì)、平衡電路和二次維護(hù)組成，如圖1所示。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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根據(jù)低功耗的考慮，在規(guī)劃中選擇了許多低功耗設(shè)備，如處理器采用MSP430FG439低功耗單片機(jī)。參考電壓為REF3325，功耗極低，僅3.9db;運(yùn)放使用LT1495，工作電流僅1.5a;數(shù)字電位器采用AD5165，靜態(tài)電流低至50nA。在間歇式運(yùn)行電路中加入功率處理電路，運(yùn)行電流大，降低了能耗。低溫電池組的附加電壓為14.8v，由4個(gè)電池串聯(lián)而成，每個(gè)電池包含8個(gè)單體電池。正常工作電壓2.5v~4.2v。

每個(gè)采集周期采集每組電池的電壓，處理器根據(jù)電壓向維護(hù)實(shí)現(xiàn)電路發(fā)出指令，并執(zhí)行相應(yīng)的維護(hù)動(dòng)作。均衡電路采用單片機(jī)和晶體管完成，代替了均衡專用芯片。系統(tǒng)記錄存儲(chǔ)裝置中電壓、電流、溫度、電池壽命、剩余電量等異常信息的最大值。處理器供應(yīng)TTL通信接口，現(xiàn)場計(jì)算機(jī)通過TTLRS232轉(zhuǎn)換模塊讀取存儲(chǔ)設(shè)備中的日志。為了防止充電過程中單片機(jī)崩潰等異常維護(hù)故障。新增二次維護(hù)電路。若電壓超過預(yù)置值，則啟動(dòng)二次維護(hù)電路對(duì)三端熔斷器進(jìn)行熔斷，防止故障的發(fā)生。

2.硬件規(guī)劃

2.1實(shí)現(xiàn)電路維護(hù)

維護(hù)執(zhí)行電路是維護(hù)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)制，CH是充電控制開關(guān)，DISCH是放電控制開關(guān)。通過CH和DISCH的控制進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)操作，如圖2電路圖所示。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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CH和DISCH在正常運(yùn)行時(shí)設(shè)置在低電平，M1和M2同時(shí)打開。當(dāng)放電過流或過放電狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，DISCH設(shè)置為高電平。此時(shí)，Q2斷開，Q3傳導(dǎo)，M2柵電容的電荷迅速放電，M2瞬間閉合，維修完畢。當(dāng)充電過流或過充電狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，CH設(shè)為高電平，M1關(guān)閉。MOSFET電路選擇IRF4310,MOSFET的導(dǎo)通電阻是只有7k,流量高達(dá)140。

CH和DISCH在正常運(yùn)行時(shí)設(shè)置在低電平，M1和M2同時(shí)打開。當(dāng)放電過流或過放電狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，DISCH設(shè)置為高電平。此時(shí)，Q2斷開，Q3傳導(dǎo)，M2柵電容的電荷迅速放電，M2瞬間閉合，維修完畢。當(dāng)充電過流或過充電狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，CH設(shè)為高電平，M1關(guān)閉。MOSFET電路選擇IRF4310,MOSFET的導(dǎo)通電阻是只有7k,流量高達(dá)140。