低功耗鋰離子電池管理系統(tǒng)的設計

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20Ah4系列、8個并聯(lián)的單體組成。本方法具有底座保護、功率計量、充電平衡、缺陷記錄等功能。實驗表明，該系統(tǒng)功能完善，滿足規(guī)劃要求。

目前的電池處理系統(tǒng)多針對大容量電池組和電池壽命短的應用進行規(guī)劃。本加工系統(tǒng)為高功耗設備服務，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用。在氣體的遠程監(jiān)測表面，均勻系統(tǒng)的電流只有幾毫安，要在低溫下持續(xù)工作6個月以上。為了滿足本項目的應用，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。具有底座保護、電量測量、充電平衡、缺陷記錄等功能。實驗表明，該系統(tǒng)功能完善，滿足規(guī)劃要求。

1.系統(tǒng)的整體結構

低溫鋰離子電池處理系統(tǒng)重要由基極保護電路、電量計、平衡電路和二次保護組成，如圖1所示。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

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)劃中選擇了很多低功耗的器件，如MSP430FG439低功耗單片機作為處理器。參考電壓為REF3325，功耗極低，僅3.9db;運放使用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。在間歇式運行電路中加入功率處理電路，運行電流大，降低了能耗。低溫電池組的額定電壓為14.8v，由4個電池串聯(lián)而成，每個電池有8個單體電池。正常工作電壓為2.5-4.2v。

每個采集周期采集每組電池的電壓，處理器根據(jù)該電壓向保護電路發(fā)出指令，并執(zhí)行相應的保護動作。均衡電路由單片機和三極管代替均衡專用芯片實現(xiàn)。系統(tǒng)記錄存儲設備中最大電壓、電流、溫度、電池使用時間、剩余電量等異常信息。處理器供應TTL通信接口，現(xiàn)場計算機通過TTLRS232轉換模塊讀取存儲設備中的日志。為了防止單片機在充電過程中出現(xiàn)崩潰等異常情況，出現(xiàn)保護故障。新增二次保護電路，若電壓超過預置值，將啟動二次保護電路，熔斷三端保險絲，阻礙故障的發(fā)生。

2硬件規(guī)劃

2.1保護實現(xiàn)電路

保護執(zhí)行電路是保護動作的執(zhí)行機構，CH是充電控制開關，DISCH是放電控制開關，通過控制CH和DISCH進行相應的保護動作，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

標稱電壓：28.8V
標稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域：勘探測繪、無人設備

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CH和DISCH在正常運行時被設置為低電平，當M1和M2同時打開時。當出現(xiàn)放電過流或過放電情況時，將DISCH設為高電平，斷開Q2，進行Q3。對M2柵電容進行電荷敏感放電，使M2瞬間閉合，保護結束。當出現(xiàn)充電過流或過充情況時，將CH調至高電平，并關閉M1。MOSFET電路選擇IRF4310,MOSFET的導通電阻是只有7k,流量高達140。

2.2平衡電路和二次保護

圖3(a)所示為一組電池充電平衡電路的原理圖，該電路由四個單元串聯(lián)而成。ADV端電壓由單片機采集，得到這組電池的電壓。充電過程中，假如充電電壓超過4.2v,MCU控制腳的BLA設置為高電平。此時，這組電池短路，充電電流通過R4向其他組電池充電，從而保證了每組電池充電后的電具有良好的一致性。二次保護是不可逆的，只有在發(fā)生重大危險時才能啟動。