鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) — 鋰電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

3.3.1電壓采樣的實(shí)現(xiàn)

鋰離子電池在充電時(shí)為防止過(guò)充損壞電池，要求其端電壓嚴(yán)格控制在4.2 V以下，本電池管理系統(tǒng)采用圖3-1所示電壓檢測(cè)方案。

其工作原理是：

首先MCU控制的多路開(kāi)關(guān)Kn-1、Kn-2(n=1，2，3，4，5，6，7)，同步地將電容分別的接到各單元電池兩端，使電容充電且使電容電壓等于被測(cè)單元電池的電壓;然后MCU控制多路開(kāi)關(guān)n1 K、n2 K斷開(kāi)，同時(shí)合上開(kāi)關(guān)K1和K2接入A/D進(jìn)行測(cè)量。此方案可直接使用微處理器內(nèi)的10位共地A/D，不需要另外單獨(dú)加入A/D，節(jié)省了設(shè)計(jì)成本[4]。在實(shí)際電路中模擬開(kāi)關(guān)采用繼電器實(shí)現(xiàn)。

3.3.2電流采樣的實(shí)現(xiàn)

電流是電池容量估計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。因此對(duì)其電流的采樣的精度，抗干擾能力，零飄、溫飄和線性度誤差的要求都很高。在實(shí)際中采用LEM公司的閉環(huán)電流傳感器LTSR25-NP，該元件具有出色的精度、良好的線性度和最佳的反應(yīng)時(shí)間。其額定電流為25A，最高可測(cè)80A的電流，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。該電流傳感器可把充放電電流轉(zhuǎn)為0-5V的電壓信號(hào)，送至單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換可測(cè)得充放電電流。其工作原理如圖3-3所示：

其工作特性曲線如圖3-4所示：

圖中VREF為參考點(diǎn)電壓，默認(rèn)為2.5V;IP為被測(cè)量電流。

3.3.3溫度采樣的實(shí)現(xiàn)

3.3.3.1溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介

電池溫度是系統(tǒng)評(píng)估電池的SOC和判斷電池能否正常使用的關(guān)鍵性參數(shù)，溫度影響電池的充電效率，同時(shí)如果電池的溫度超過(guò)一定值，有可能造成電池的不可恢復(fù)性破壞。電池組之間的溫度差異造成電池組單體之間的不均衡，從而造成電池壽命的降低。

本電池管理系統(tǒng)中溫度檢測(cè)采用的是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20.它是單片結(jié)構(gòu)，無(wú)需外加A/D即可輸出9——12位的數(shù)字量。通信采用單總線協(xié)議，對(duì)DS18B20的各種操作通過(guò)一條數(shù)據(jù)線即可完成，同時(shí)該數(shù)據(jù)線還可兼做電源線，即具有寄生電源模式。因?yàn)閷?duì)于每個(gè)DS18B20都含有唯一的序列碼，所以每條總線上可同時(shí)連接多個(gè)DS18B20.這使得DS18B20連線簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，適合于多種測(cè)溫系統(tǒng)，特別是與單片機(jī)合用構(gòu)成的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)。

DS18B20的內(nèi)部主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼發(fā)生器等七部分。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性可電擦除的EEPROM.后者用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度報(bào)警上下限值TH，TL.前者內(nèi)部的配置寄存器可用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分