CN103837829B - 一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统 - Google Patents

一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统，包括ARM处理器、存储器、测量端和电压补偿输出端，所述的ARM处理器分别与存储器、测量端、电压补偿输出端连接，所述的测量端分别与待测动力锂离子电池、和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池连接，所述的电压补偿输出端与待测动力锂离子电池连接。与现有技术相比，本发明具有操作方便、补偿精确度高等优点。

Description

一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统
技术领域
本发明涉及一种动力锂离子电池测量系统，尤其是涉及一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统。
背景技术
锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是一种理想电源。在实际使用中，为了获得更高的放电电压，一般将多个单体锂离子电池串联组成锂离子电池组使用。在组成电池组之前，由于各个单体的特性都不尽相同，必须配组和分选。配组和分选的过程就是锂离子电池化成的过程。通过对单体锂离子电池充、放电测试获得单体锂离子电池的配组的相关信息，如单体充、放电容量、内阻、充电截止电压、放电截止电压以及自放电率、循环次数等。厂家根据这些信息对数据相同的电池进行组合以便获得良好的输出特性。
由于系统接口的限制，没法采用常规的四线制充电控制回路。本系统只能采用两线制充电控制回路，这势必带来电池电压测量的问题。也就是无法直接测量到电池两端的真实电压，我们测得电压是接口两端的电压。考虑到当有充电电流时，连接导线上必然会有一定的压降，这个压降视导线长度和流过的电流而定，在本系统，以最大电流3A来分析，如果单端导线长度是1米左右的0.8(mm*mm)线，那么它的压降有60mV，整个回路有120mV左右压降，这对于电池测量来说是不可接受的，必须对其进行补偿。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、补偿精确度高的智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统，其特征在于，包括ARM处理器、存储器、测量端和电压补偿输出端，所述的ARM处理器分别与存储器、测量端、电压补偿输出端连接，所述的测量端分别与待测动力锂离子电池、和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池连接，所述的电压补偿输出端与待测动力锂离子电池连接；
所述的存储器中存储有动力锂离子电池各种状态下的电压补偿校正值，所述的测量端测量待测动力锂离子电池以及和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池的状态信息，并将其输出给ARM处理器，ARM处理器根据该状态信息查找其对应的电压补偿校正值，并将其输出给电压补偿输出端，电压补偿输出端对待测动力锂离子电池进行补偿。
所述的存储器为EEPROM。
所述的动力锂离子电池的状态与电压补偿校正值之间的关系如下：
待测蓄电池的测量电压为V1，相邻的蓄电池的测量电压分别为V0和V2为例，共有四种情况：
(1)相邻两个电池V0，V2都均以恒定电流在充电运行，这时均会在V1的正负两端导线上造成压降，若V1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降相互抵消，不需要补偿，即实际测量电压B1＝V1；
(2)相邻两个电池V0，V2只有下端V0以恒定电流在充电运行，这时V0的充电电流会在V1的负极端导线上造成压降，若V1也启动以相同的恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿正极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降；
(3)相邻两个电V0，V2只有上端V2以恒定电流在充电运行，这时V2的充电电流会在V1的正极端导线上造成压降，若V1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿负极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-负极端导线压降；
(4)相邻两个电池V0，V2都没有充电运行，这时V0，V2对V1没有影响，若V1启动以恒定电流充电运行，这时压降补偿需要补偿正极端和负极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降-负极端导线压降。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、操作方便，利用系统中EEPROM模块，我们把需要补偿的压降差值存入EEPROM，这样一旦校正好系统，不再需要每次开机都要重新去测量校订，只需要把以前校正好的存在EEPROM的电压补偿差值调入系统运行即可完成系统电压补偿运算。
2、补偿精确度高，根据系统实际运行情况，智能化的识别补偿种类，实现电池电压测量的精确补偿。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的补偿值计算过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统，包括ARM处理器1、存储器2、测量端3和电压补偿输出端4，所述的ARM处理器1分别与存储器2、测量端3、电压补偿输出端4连接，所述的测量端3分别与待测动力锂离子电池5、和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池6连接，所述的电压补偿输出端4与待测动力锂离子电池5连接；
所述的存储器中存储有动力锂离子电池各种状态下的电压补偿校正值，所述的测量端测量待测动力锂离子电池以及和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池的状态信息，并将其输出给ARM处理器，ARM处理器根据该状态信息查找其对应的电压补偿校正值，并将其输出给电压补偿输出端，电压补偿输出端对待测动力锂离子电池进行补偿。
所述的存储器为EEPROM。
如图2所示，两线制法中，其实我们测量的电压是V0(V1，V2)输出端电压，不是实际电池电压，实际电池电压等于V0(V1，V2)端电压减去导线压降电压。测量电路的电池电压补偿算法也就是指补偿导线压降的这部分电压的算法。但是实际系统中B0(B1，B2)电压补偿不仅仅取决于本节电池的工作情况，还取决于相邻两节电池的工作情况，补偿过程需要分类实现。具体分类详见如下：
待测蓄电池的测量电压为V1，相邻的蓄电池的测量电压分别为V0和V2为例，共有四种情况：
(1)相邻两个电池V0，V2都均以恒定电流在充电运行，这时均会在V1的正负两端导线上造成压降，若V1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降相互抵消，不需要补偿，即实际测量电压B1＝V1；
(2)相邻两个电池V0，V2只有下端V0以恒定电流在充电运行，这时V0的充电电流会在V1的负极端导线上造成压降，若V1也启动以相同的恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿正极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降；
(3)相邻两个电V0，V2只有上端V2以恒定电流在充电运行，这时V2的充电电流会在V1的正极端导线上造成压降，若V1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿负极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-负极端导线压降；
(4)相邻两个电池V0，V2都没有充电运行，这时V0，V2对V1没有影响，若V1启动以恒定电流充电运行，这时压降补偿需要补偿正极端和负极端导线压降，即实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降-负极端导线压降。
依据系统设计可知，在设计主控系统时选用了32BIT ARM CPU，该CPU有强大的计算功能，足够满足补偿算法应用。利用系统中EEPROM模块，我们把需要补偿的压降差值存入EEPROM，这样一旦校正好系统，不再需要每次开机都要重新去测量校订，只需要把以前校正好的存在EEPROM的电压补偿差值调入系统运行即可完成系统电压补偿运算。
因此在维护系统交付客户前，多了一套工艺流程，出厂前需要对每套设备进行电压补偿校正，把补偿校正值存入系统EEPROM。软件上根据系统实际运行情况，智能化的识别补偿种类，实现电池电压测量的精确补偿。

Claims (2)

1.一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统，其特征在于，包括ARM处理器、存储器、测量端和电压补偿输出端，所述的ARM处理器分别与存储器、测量端、电压补偿输出端连接，所述的测量端分别与待测动力锂离子电池和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池连接，所述的电压补偿输出端与待测动力锂离子电池连接；
所述的存储器中存储有动力锂离子电池各种状态下的电压补偿校正值，所述的测量端测量待测动力锂离子电池以及和待测动力锂离子电池相邻动力锂离子电池的状态信息，并将其输出给ARM处理器，ARM处理器根据该状态信息查找其对应的电压补偿校正值，并将其输出给电压补偿输出端，电压补偿输出端对待测动力锂离子电池进行补偿；
所述的动力锂离子电池的状态与电压补偿校正值之间的关系如下：
待测动力锂离子电池名称为X1，待测动力锂离子电池的测量电压为V1，相邻的动力锂离子电池的名称分别为X0和X2，相邻的动力锂离子电池的测量电压分别为V0和V2为例，共有四种情况：
(1)相邻动力锂离子电池X0，X2都均以恒定电流在充电运行，这时均会在X1的正负两端导线上造成压降，若X1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降相互抵消，不需要补偿，即待测动力锂离子电池实际测量电压B1＝V1；
(2)相邻动力锂离子电池X0，X2只有下端X0以恒定电流在充电运行，这时X0的充电电流会在X1的负极端导线上造成压降，若X1也启动以相同的恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿正极端导线压降，即待测动力锂离子电池实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降；
(3)相邻动力锂离子电池X0，X2只有上端X2以恒定电流在充电运行，这时X2的充电电流会在X1的正极端导线上造成压降，若X1也启动以相同恒定电流充电运行，这时压降补偿只需要补偿负极端导线压降，即待测动力锂离子电池实际测量电压B1＝V1-负极端导线压降；
(4)相邻动力锂离子电池X0，X2都没有充电运行，这时X0，X2对X1没有影响，若X1启动以恒定电流充电运行，这时压降补偿需要补偿正极端和负极端导 线压降，即待测动力锂离子电池实际测量电压B1＝V1-正极端导线压降-负极端导线压降。
2.根据权利要求1所述的一种智能补偿两线式动力锂离子电池测量系统，其特征在于，所述的存储器为EEPROM。
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