新型可监控锂电池串联监测管理模型设计和实现

摘 要锂电池由于能力密度大，应用寿命长，不存在记忆失效等优点被广泛应用在各种用电设备中，因而研究其监测管理系统具有重要意义。本文首先给出新型可监控锂电池串联监测管理模型整体设计，进而分析了监测管理模型硬件设计，包括电压监测板块，SPI隔离板块，电压均衡化，温度监测电路和核心处理模块的电路设计，并给出新型可监控锂电池串联监测管理模型软件设计。分析程序流程，最后给出新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果分析。

【关键词】锂电池 电压监测 串联

1 引言

锂电池的不足是当充电过程中的应用标准较为苛刻，由此产生的充电过流，过压和放电短路以及过热状况均会对电池的寿命和效能产生影响。因而需要增强对锂电池的监控管理才可以延长锂电池的使用寿命，并且提升其应用效率。

本文完成新型可监控锂电池串联监测管理模型设计，能够避免锂电池在串联充电进程中的过充状况，并且保证电池串接过程中的电压守恒。

2 新型可监控锂电池串联监测管理模型整体设计

2.1 可监控锂电池串联监测管理模型各部分衔接

整个系统选取MC9型单片机作为电压监测的核心模块，采用SPI总线结合电压获取芯片搭建采集通讯板块，并采用常规输入和输出部分实现温度测试部分通讯，并采用系统的核心测试方法把获取的电压数据保存在单片机的存储装置中。

2.2 可监控锂电池串联监测电压管理部分

单片机通过核心代码把获取到的电压数据保存在单片机的存储装置中，之后再将详细的数据采用CAN总线精准地传送到总控制板块中。

2.3 本章总结

本章主要研究了新型可监控锂电池串联监测管理模型整体设计，包含可监控锂电池串联监测管理模型各部分衔接和电压管理部分。

3 新型可监控锂电池串联监测管理模型硬件设计

3.1 电压监测板块的硬件设计

3.1.1 电压监测思路

电压值是整个监测体系的重要参量，电池的放电值和电池端部位电压相应，在充放电的进程中，需要精准地获取锂电池的端电压。本文采用串联锂电池组的管理方法，在应用过程中，各节电池障碍均会影响到整体的电池组。

3.1.2 电压监测板块设计

本文的设计过程中选取多节电池监测系统IC-LTC完成锂电池组电压的监测，最多可以监测到13组单体电池。单体监测的精准程度为1.8mV，并且各次电池电压的测量过程能够在12毫秒内实现。

3.1.3 SPI隔离板块的设计

在电压获取电路中本文选用LTC经过SPI接口传输信息，其速率为1M每秒，因而在光耦隔离电路的转换速率设置时，应当超过1M每秒才能够保证速率不被限定。

3.1.4 光耦电路设计

若完成电路的相对个例需要对两侧电路分别供电，此外，供电功能实现源自于控制芯片处电源，LTC芯片均通过电池组采用转化的方法得到，并判断可否实现光耦部分功率标准。

3.1.5 电压均衡化设计

当多节电池串接作为供电部分时，由于单体锂电池状态不一使得各单体锂电池的充电和放电状态不一。均衡电路均选用能耗的方式完成放電，并在各节电池的两侧并联放电电阻和场效应管。

3.2 温度监测电路的设计

若锂电池温度高于一定结果时，会使得锂电池产生不可复原性损坏，并且温度也会对电池组的充放电状态产生作用。本文选取DS18B20作为温度传感装置，并将其附着在电池组的外围。进而选取单总线协定完成并联。

3.3 核心处理模块的电路设计

本文选取MC9S单片机作为主控装置，该芯片作为一种单核类芯片，其最大频率能够达到38MHz，内部集合了SPI控制装置和总线，各部分LTC均能够监测串联电路的单体电压值。

3.4 本章总结

本章主要完成新型可监控锂电池串联监测管理模型硬件设计，分析了电压监测板块，SPI隔离板块，光耦电路，电压均衡化，温度监测电路和核心处理模块的电路设计以及电压监测思路和设计。

4 新型可监控锂电池串联监测管理模型软件设计

4.1 新型可监控锂电池串联监测管理模型程序流程

新型可监控锂电池串联监测管理模型程序采用过程化的编程方式，单片机和LTC之间选取CAN总线完成通信。此外，单片机和DS18B30，漏水部分之间选用I/O方式完成通讯。

4.2 新型可监控锂电池串联监测管理模型程序流程分析

整个程序的起始模块先完成初始化，包含SPI，CAN，IO部分以及LTC模块的初始化，并采用延时操作使初始化程序进行工作，获取监测部分寄存器的信息，进而采用程序换算的方法将具体信息采用CAN总线传送到总控制器中。

4.3 本章总结

本章主要研究了新型可监控锂电池串联监测管理模型软件设计，给出新型可监控锂电池串联监测管理模型程序流程分析。

5 新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果分析

5.1 新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果

锂电池组的监测值即采用该系统的监测数据和检测工具获取的电压数据完成对照，两组数据的差值为0.0012V，最大的差值为0.0021V。和AD转换的精准度参量相近。

5.2 实验结果分析

整个实验过程能够精准地获取到各部分单体电池的电量，并且获取电池的实际放电数据，锂电池在加速部分能够完成大功率输出，并且具有相应的电压浮动。

5.3 本章总结

本章主要给出新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果分析，分析了新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果，并完成实验结果分析。

6 本文总结

本文首先研究了新型可监控锂电池串联监测管理模型整体设计，包含可监控锂电池串联监测管理模型各部分衔接和电压管理部分。进而完成新型可监控锂电池串联监测管理模型硬件设计，分析了电压监测板块，SPI隔离板块，光耦电路，电压均衡化，温度监测电路和核心处理模块的电路设计以及电压监测思路和设计。

最后给出新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果分析，分析了新型可监控锂电池串联监测管理系统的测试结果，并完成实验结果分析。

参考文献

[1]马双宝.节蓄电池串联智能充电器的设计[J].武汉科技学院学报，2008，21（10）：23-25.

[2]田锐.混合动力汽车用铅酸蓄电池均衡控制策略研究[D].重庆：重庆大学，2005：25-32.

作者单位

徐建波（1982-），男，辽宁省建平县人。大学本科学历。工程师。研究方向为新能源技术。作者单位

作者单位

中航锂电（洛阳）有限公司电芯制造部 河南省洛阳市 471003