鋰電池的綜合測試系統的研究

摘要：隨著鋰電池的應用越來越多，對生產的鋰電池產品質量提出了更高的要求。與此同時，對鋰電池檢測系統也提出了更高的要求。本文主要介紹了一種基于單片機控制的鋰電池全面綜合測試系統。對其工作原理進行了敘述。

關鍵詞：鋰電池；檢測系統；單片機；采集電路

1.引言

現在，使用的各種電池中，鋰電池是近幾十年發展起來的一種新型電源，具有很高的能量、沒有記憶性、無污染等優點，成為首選的便攜式設備的電源。自90年代的時候，日本的索尼公司成功開發了鋰電池開始，鋰電池一直是各個國家研究和開發的熱點。隨著快速發展的電子設備，鋰電池需求越來越多。對鋰電池測試設備的需要變得也越來越多。在我國許多的電池制造商引入外國電池的測試設備，但是非常的昂貴。國內的檢測設備的測量精度、系統的穩定性、設備的利用率和自動化程序等都非常的低。

因此，研制開發一套成本合理，并可以滿足需求的大規模生產的自動化的鋰電池化成、測量、分選系統，是眾多的鋰電池制造商非常需要的。

2.鋰電池檢測系統的總體設計

在電池充電和放電的過程中電流、電壓的精度確保控制在規定范圍內是系統的核心控制方法。系統采用恒定電流電壓的方法，即在恒流充電狀態，不斷檢測每節電池的電壓，當檢測到充電電池電壓達到飽和值時，充電狀態從恒流充電狀態自動進入恒壓充電狀態。恒壓充電狀態下，保持恒定的充電電壓，當充電電流下降到規定值時，恒壓充電狀態終止。還設置最大恒壓充電狀態下時間值，一旦方式轉換在恒壓充電狀態下，充電的時間過長，立即停止充電，是鋰電池安全充放電的保證。

該系統采用模塊化結構，使設備安裝簡單易于維護。共有512個檢測點在每一臺設備中，分為8個部分，有64個檢測點在每一部分中，配置單獨的恒流源在每個檢測點上，實現單點獨立控制和彼此互不影響的系統。該系統采用DSP控制器作為主控器控制，8位單片機作為分控制器來控制，一個分控制器控制一個部分。因此使用DSP、單片機、開關恒流源相結合，形成智能的鋰電池綜合測試系統。如圖1所示系統的結構框圖。主要組成由

2.1.上位機

上位機通過串行總線發送數據到DSP主控制器，控制器控制系統操作啟動、停止、分類的信息等，并實時接收主控制器電池測試數據。進行數據顯示，并繪制曲線圖。我們選用PC機作為上位機。

2.2.主控制器

負責操作整體的運行主控制器，與上位機通信、控制分控制器、收集數據、控制算法、液晶顯示器、鍵盤處理等等。我們選擇DSP作為主控制器來完成控制。

2.3.采集電路

DSP內置16路的模數轉換器模塊，系統通過使用控制器對電池（512節）電壓電流采樣，每個部分占用兩路的A / D采樣通道。因為信號傳輸距離長，加上一些干涉等，采用電壓傳輸將會影響設備測量精度。本系統的采樣信號采用V / I，I / V轉換信號方法傳輸。

2.4.分控制器

接受主控制器的命令和對電池的檢測點進行獨立的控制是分控制器主要任務。（其中包括電流的大小、充電和放電狀態、開關量等）。

2.5.組件

電池夾、功率板、恒流源等組成。

3.鋰電池檢測系統的硬件設計

我們設計了采集電路根據整個系統結構框圖。數據采集是計算機應用系統中普遍存在的。在電池測試采集系統中，一個非常重要的環節是對電壓電流的采集，系統的檢測精度和靈敏度受它的采樣精度直接影響。主控制器選擇DSP控制器自帶A/D。系統采樣信號以電壓電流轉換的方式傳輸，電壓信號轉換成電流信號傳輸，進入DSP采樣通道之后把電流信號轉換成電壓信號，在傳輸過程中產生的干擾問題已經被有效地避免。確保測量精度。組件的數據采集結構圖如圖2。

.4.鋰電池應用系統的軟件設計

軟件采用模塊化的設計方法，該系統的主程序主要包括：初始化程序、中斷服務程序、通信程序、數據采集程序、充放電控制程序、控制算法程序、顯示程序等組成，主控制器程序流程圖如下圖7所示。在系統的運行過程當中，根據用戶設定的參數與實時檢測的數據比較看是否停止對電池充放電。

5.結論

本文就鋰電池的綜合測試系統進行了系統的總體設計，完成了主控制器的程序流程。再設計的過程中，充分考慮了鋰電池廠家的需求，大規模的檢測能力及自動化等因素，為鋰電池綜合測試系統的研究提供了參考。

參考文獻

[1]于超.鋰離子電池的研究與發展.新疆有色金屬，2004，12（增）：37-38.

[2]黃宇，王東風.模糊自整定PID控制及其在過熱氣溫系統中的應用.電力科學與工程，2005，12（3）：37-39.

[3]萬仁俊.節能型二次鋰電池沖放電系統的研究與開發[D].廣州：華南理工大學.2010.

[4]王術，郗曉田，游林儒.單周控制的鋰動力電池化成能量回饋系統研究[J].電力電子技術，2011，45（1）：30-32.