CN204515101U - 一种锂电池自放电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种锂电池自放电检测系统，包括单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块，按键设定模块设定锂电池自放电初始电压，经单片机处理模块处理后传输至D/A转换模块，同时液晶显示模块初始电压值，D/A转换模块将初始电压值转换成模拟电压值输出至充放电控制模块，充放电控制模块对锂电池进行充放电，锂电池最终电压值稳定于所述模拟电压值，并返回至单片机处理模块，所述锂电池自放电检测系统还包括恒温箱，锂电池置于所述恒温箱中。
Description
技术领域
本发明涉及电池放电检测领域，具体涉及一种锂电池自放电检测系统。
背景技术
伴随着电动汽车在全球范围内的悄然兴起以及近二十年的不断推广，作为电动车储能动力源的充电电池行业也快速发展起来。自二次电池问世以来，逐渐产生了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等不同材料的电池。但是适合电动汽车应用的动力电池应该具有单位体积和单位质量蓄能高、带负载能力强、充放电效率高以及自放电率低等特点。作为二次电池佼佼者的磷酸铁锂离子电池由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量密度高、无记忆效应、循环寿命长等优点，现已被普遍应用在电动汽车上。
动力电池组作为电动汽车的能量来源，其性能的好坏是影响电动汽车正常运行的关键因素，而动力电池性能的不一致，又对电池组的性能和使用年限产生重要影响。电池组寿命的长短取决于组成电池组电池一致性的好坏。对于新生产的电池，由于电池之间性能差异大，不能直接用于组装电池组，需要经人工或自动检测分选。目前广泛应用的分选依据是单体电池的电压、容量、内阻等性能参数，按照分类依据剔除性能较差的电池，把性能趋于一致的电池组装成电池组。这样构成的电池组已经具有了较好的一致性，但随着使用时间的增长，其性能的差异性会逐渐变得明显，因此对电池组一致性研究的方向指向了电池的自放电。
电池自放电率是衡量电池寿命的重要参数，在电池成组技术中，由于自放电现象的存在，导致电池组寿命只有单体电池寿命的30%~50%左右，提高电池分选技术、成组技术以及电池的均衡技术，这些都依赖电池自放电率的快速测量，也是电动汽车用锂离子电池成组技术急需解决的问题。对锂电池自放电实现快速检测，能够缩短自放电参数测量的时间周期，提高其准确性。可应用于电池组合技术，在实际应用中为电池组的一致性研究和分选工作提供新的理论依据，进而改善锂动力电池组的性能。同时，对电池本身的设计与生产工艺产生指导作用，有助于改进电池的制造工艺。另外，对锂电池自放电流的测量，还可应用到对电池荷电状态(SOC)的估算的修正上。因此，对锂电池自放电检测系统的研究具有一定的理论意义和实用价值，对整个二次电池行业的发展都将起到重要意义。
发明内容
本实用新型设计的锂电池自放电检测系统以单片机作为核心控制器，采用模块化设计思想，设计有单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块。通过各模块之间的合作，实现了给定温度下，对任意电池的任意电压或任意SOC下自放电电流的快速检测。
该系统通过按键设定锂电池自放电的初始电压，以达到检测任意初始电压下电池自放电的目的，并能通过长按键实现对于该初始电压的存储功能；单片机片扫描按键，对按键信息进行处理后向D/A转换模块输入数字量和相关控制命令，操作D/A转换器，使其输出相对应的模拟电压值，同时单片机处理模块通过液晶屏幕将该数字量对应的实际电压值显示出来；D/A转换器输出的模拟电压为充放电控制电路提供基准，对锂电池1进行充放电最终稳定于最终电压值，此时的充电电流即可视为电池的自放电电流。采用高精度电压表对采样电阻2两端电压进行测量和显示，而锂电池1的最终电压值也被返回至单片机，操作片内A/D转换器并通过液晶屏进行显示。
在实际调试过程中，发现外界温度对系统有较大干扰，因此本实用新型还设计了简易的25℃室温保持系统。同时，为了实现不同温度下电芯的自放电测量，并从成本节省出发，本实用新型设计采用可在-10℃~50℃调温的小型恒温箱作为恒温系统以满足系统设计要求。
自放电检测电路是锂电池自放电检测系统的核心体现，为监测维持电池SOC或电压不变所需电荷量，因此在自放电检测电路中需要搭建出对锂电池的充放电控制电路，以便于电压稳定时检测充电电流大小。
基准电压作为自放电检测电路的输入，来源于D/A转换模块按照单片机给定的数字量转换而成的模拟电压。该基准电压值可以通过人为按键设定，以便测出电池不同电压下的自放电大小。首先基准电压要经过电压比较环节，与实际电池的实时电压进行比较，判断此时电池电压与基准电压之间的差值。电池电压若高于基准电压，则充电电路停止工作，电池自动通过负载电阻进行放电；若低于基准电压，则充电电路开始工作，对其进行充电动作，直至电池电压稳定为止。此时的充电电流为充电电压与电池通过负载电阻放电的电流与自放电电流之和，测出此时的充电电流大小，并通过计算得到放电电流值，那么两者之差即为该电芯的自放电电流值。
虽然D/A转换器自带输出电压校正功能，但对基准电压模块进行调试时，其输出电压仍然出现不稳定跳变和漂移的现象。经过长时间实验观察，发现一天之内早中晚测得的电压值相差较大，由此想到可能是温度变化影响了实验结果。因此特设计简易室温保持系统，以保证基准电压模块所处环境温度恒定，并观察此时输出电压是否稳定。
该简易系统采用40个功率1W的1KΩ电阻，每20个并联的方式作为发热器件，工作电压为30V，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
附图说明
图1为锂电池自放电检测系统结构框图。
具体实施方式
本实用新型提出的一种锂电池自放电检测系统，结合附图和实施例说明如下。
本实用新型设计的锂电池自放电检测系统以单片机作为核心控制器，采用模块化设计思想，设计有单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块。通过各模块之间的合作，实现了给定温度下，对任意电池的任意电压或任意SOC下自放电电流的快速检测。
该系统通过按键设定锂电池自放电的初始电压，以达到检测任意初始电压下电池自放电的目的，并能通过长按键实现对于该初始电压的存储功能；单片机片扫描按键，对按键信息进行处理后向D/A转换模块输入数字量和相关控制命令，操作D/A转换器，使其输出相对应的模拟电压值，同时单片机通过液晶屏幕将该数字量对应的实际电压值显示出来；D/A转换器输出的模拟电压为充放电控制电路提供基准，对锂电池1进行充放电最终稳定于最终电压值，此时的充电电流即可视为电池的自放电电流。采用高精度电压表对采样电阻2两端电压进行测量和显示，而锂电池1的最终电压值也被返回至单片机，操作片内A/D转换器并通过液晶屏进行显示。
在实际调试过程中，发现外界温度对系统有较大干扰，因此本实用新型还设计了简易的25℃室温保持系统。同时，为了实现不同温度下电芯的自放电测量，并从成本节省出发，本实用新型设计采用可在-10℃~50℃调温的小型恒温箱作为恒温系统以满足系统设计要求。
虽然D/A转换器自带输出电压校正功能，但对基准电压模块进行调试时，其输出电压仍然出现不稳定跳变和漂移的现象。经过长时间实验观察，发现一天之内早中晚测得的电压值相差较大，由此想到可能是温度变化影响了实验结果。因此特设计简易室温保持系统，以保证基准电压模块所处环境温度恒定，并观察此时输出电压是否稳定。
该简易系统采用40个功率1W的1KΩ电阻，每20个并联的方式作为发热器件，工作电压为30V，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种锂电池自放电检测系统，包括单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块，按键设定模块设定锂电池自放电初始电压，经单片机处理模块处理后传输至D/A转换模块，同时液晶显示模块初始电压值，D/A转换模块将初始电压值转换成模拟电压值输出至充放电控制模块，充放电控制模块对锂电池（1）进行充放电，锂电池（1）最终电压值稳定于所述模拟电压值，并返回至单片机处理模块，其特征在于所述锂电池自放电检测系统还包括恒温箱，锂电池置于所述恒温箱中。
2.如权利要求1所述的一种锂电池自放电检测系统，其特征在于锂电池（1）与所述充放电控制模块之间连接有采样电阻（2）。
3.如权利要求2所述的一种锂电池自放电检测系统，其特征在于所述锂电池自放电检测系统还包括室温保持系统，所述单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块、液晶显示模块置于所述室温保持系统中。
4.如权利要求3所述的一种锂电池自放电检测系统，其特征在于所述室温保持系统采用40个功率1W的1KΩ电阻，每20个并联的方式作为发热器件，工作电压为30V，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
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| CN106054086A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-10-26 | 深圳天珑无线科技有限公司 | 一种电池自放电检测方法及装置 |
| CN113341208A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-09-03 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电芯自放电电流检测方法、装置、设备及计算机存储介质 |
| CN113960948A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-21 | 深圳市太美亚电子科技有限公司 | 一种模拟电池充电的自动测试系统及方法 |
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