一種串聯(lián)型鋰離子電池組監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

本檢測系統(tǒng)每隔一節(jié)鋰離子電池在總線上掛接一片DS18B20，設(shè)置8 個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)檢測8 點(diǎn)溫度。實(shí)際應(yīng)用時(shí)由單片機(jī)軟件判斷出需要顯示的溫度值： 當(dāng)溫度高于10 ℃時(shí)，顯示8 個(gè)溫度點(diǎn)中最高的溫度值; 當(dāng)溫度低于10 ℃時(shí)，顯示8 個(gè)溫度點(diǎn)中最低的溫度值，達(dá)到有效合理的溫度監(jiān)控效果。5、風(fēng)扇及加熱控制電路

對于電池的散熱問題，設(shè)計(jì)了風(fēng)扇控制電路，通過對測量到的電池溫度值進(jìn)行判斷，決定風(fēng)扇的開啟或關(guān)閉。當(dāng)溫度過高時(shí)，單片機(jī)將發(fā)出信號開啟風(fēng)扇。

電路如圖6 所示，F(xiàn)AN 為低電平時(shí)，晶體管9014 不導(dǎo)通，此時(shí)繼電器無動(dòng)作; 當(dāng)FAN 為高電平時(shí)，晶體管9014 導(dǎo)通，使得繼電器觸點(diǎn)吸合，風(fēng)扇在24 V 電源電壓的供電下開始工作。

圖6 風(fēng)扇控制電路

對于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的串聯(lián)鋰離子電池組，除了要考慮溫度過高的情況，還要考慮溫度過低的情況。因?yàn)殡姵卦跍囟冗^低的環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，會(huì)使鋰離子活性變差，嵌入和脫出能力下降，容易在石墨晶體表面沉積，形成鋰金屬。形成的鋰金屬會(huì)與電解液發(fā)生不可逆的反應(yīng)。

如果鋰離子電池長期在低溫下工作，則將使電池的容量下降明顯。因此根據(jù)需要設(shè)計(jì)了加熱器控制電路，原理如風(fēng)扇控制電路。

監(jiān)測系統(tǒng)的性能

實(shí)測證明，使用INA117、16 選1 模擬開關(guān)MUX16、MAX1272、51 單片機(jī)和DS18B20 的串聯(lián)鋰離子電池組監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測16 節(jié)3. 7 V 鋰離子電池，電壓的測量誤差完全在10 mV 以內(nèi)。溫度方面，由于DS18B20 精度較高，溫度誤差在1 ℃以內(nèi)。電壓和溫度的測量均達(dá)到要求，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。當(dāng)串聯(lián)鋰離子電池組任何一節(jié)電池電壓 2. 2 V 時(shí)，單片機(jī)調(diào)用輕度報(bào)警程序進(jìn)行聲光報(bào)警，并通報(bào)存在問題的電池。

當(dāng)串聯(lián)鋰離子電池組任何一節(jié)電池電壓> 5 V 時(shí)，單片機(jī)調(diào)用嚴(yán)重報(bào)警程序進(jìn)行聲光報(bào)警。如果溫度值超出預(yù)設(shè)溫度值的容許范圍，串聯(lián)鋰離子電池組監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行聲光報(bào)警。風(fēng)扇和加熱控制電路均能根據(jù)設(shè)定溫度正常啟動(dòng)控制電路。當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)，啟動(dòng)加熱控制電路; 溫度高于50 ℃時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇控制電路。

結(jié)束語

串聯(lián)鋰離子電池組檢測系統(tǒng)，采用高共模抑制比差分運(yùn)放INA117 解決了共地問題，監(jiān)測電壓誤差正負(fù)10 mV，如要進(jìn)一步提高檢測精度，可以選用高位A/D轉(zhuǎn)換器。檢測時(shí)，鋰離子電池是串聯(lián)接在檢測模塊上的，要保證接線正確。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，可把幾個(gè)檢測系統(tǒng)串接起來檢測更多的串聯(lián)鋰離子電池組，但要確保共模電壓不超過INA117 的最大保護(hù)共模電壓范圍。