当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

智能锂电池充电管理方案


智能锂电池充电管理方案 (1) 2012-07-30 21:59:37 来源:21ic

关键字:智能 锂电池 充电管理 1 引言 锂离子电池是上世纪九十年代发展起来的一种新型二次电池。 由于锂离子电池具有能量 密度高和循环寿命长等一系列的优点, 因此很快在便携式电子设备中获得广泛应用, 也获 得了锂电池生产商的青睐。 锂离子电池主要由正极活性材料,易燃有机电

解液和碳负极等构成。因此,锂离子电池 的安全性主要是由这些组件间的化学反应引起。 在使用中,根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应低于 4.2 V,绝对不能过充, 否则会因正极锂离子拿走太多,产生危险。其充放电要求较高,一般应采用专门的恒流、 恒压充电器进行充电。通常恒流充电至设定值后转入恒压充电,当恒压充电至 0.1 A 以下 时,应停止充电。 锂电池的放电由于内部结构所致, 放电时锂离子不能全部移向正极, 必须保留一部分锂 离子在负极,以保证下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命会缩短,因 此在放电时需要严格控制放电终止电压。 因此, 设计一套高精度锂离子充电管理系统对于锂离子电池应用是至关重要的。 本文介 绍的智能化锂电池充电系统是专门为锂电池设计的高端技术解决方案。 该系统适用于锂离 子/镍氢/铅酸蓄电池单体及整组进行实时监控、电池均衡、充放电电压、温度监测等,采 用了电压均衡控制、超温保护等智能化技术,是功能强大、技术指标完善的动力电池充电 管理系统。 2 系统构成与设计 充电系统主要由 n 个(可扩充)充电模块和上位 PC 机监控软件组成。 支持充电过程编程, 可按恒流充电、 恒压充电等多种工况进行相应组合设置工作步骤, 除了具有硬件过压过流 保护,还允许用户定义每个通道的过电压、过电流等参数值,具备数据采集、存储、通讯 及分析功能,具有掉电保护功能,不丢失数据。另外还配置锂电池管理系统,它主要由充 电机、主控单元、数采单元和人机界面组成,硬件组成框图如图 1 所示。

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

图 1 智能化锂电池充电系统框图 3 恒流恒压源的设计 恒流恒压源采用开关电源作为主要电路,它由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电 路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压 保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如图 2 所示。

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

图 2 开关电源电路组成方框图 防雷单元采用压敏电阻进行保护,当有雷击,产生的高压经电网导入电源,压敏电阻两 端电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上。 输入滤波电路采用电感和电容组成的双 π 型滤波网络,对输入电源的电磁噪声及杂波 信号进行抑制,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 功率变换电路采用目前应用最广泛的绝缘栅极场效应管 MOSFET 管,是利用半导体表 面的声电效应进行工作的。由于它的栅极处于不导电状态,所以可以大大提高输入电阻。 MOS 管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流 的大小。 主回路采用正激模式,控制芯片采用电流工作模式的 UC3842,电路如图 3 所示。R4、 C3、R5、R6、C4、D1、D2 组成缓冲器,和开关 MOS 管并接,使开关管电压应力减少, EMI 减少,不发生二次击穿。在开关管 Q1 关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压 和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流。从 R3 测得的电流峰值 信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制。当 R5 上的电压 达到 1 V 时,UC3842 停止工作,开关管 Q1 立即关断。 R1 和 Q1 中的结电容 CGS、CGD 一起组成 RC 网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1 过小,易引起振荡, 电磁干扰也会很大;R1 过大,会降低开关管的开关速度。 Z1 通常将 MOS 管的 GS 电压限制在 18 V 以下,从而保护了 MOS 管。 Q1 的栅极受 控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1 导通时间越长,变压器所储存的能量也就越多; 当 Q1 截止时,变压器通过 D1、D2、R5、R4、C3 释放能量,同时也达到了磁场复位的 目的,为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC 根据输出电压和电流时刻调整 着⑥脚锯形波占空比的大小,从而稳定了整机的输出电流和电压。C4 和 R6 为尖峰电压 吸收回路。T1 副边为正激式整流回路。

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

图 3 恒流恒压源主回路电路图 4 反馈回路的设计 恒压型式的反馈回路采用如图 4 所示的由运放和光耦构成的形式。当输出 U0 升高, 经取样电阻 R7、R8、R10、VR1 分压后,U1③脚电压升高,当其超过 U1②脚基准电压后 U1①脚输出高电平, Q1 导通, 使 光耦 OT1 发光二极管发光, 光电三极管导通, UC3842① 脚电位相应变低,从而改变 U1⑥脚输出占空比减小,U0 降低。当输出 U0 降低时,U1③ 脚电压降低,当其低过 U1②脚基准电压后 U1①脚输出低电平,Q1 不导通,光耦 OT1 发 光二极管不发光, 光电三极管不导通,UC3842①脚电位升高,从而改变 U1⑥脚输出占 空比增大,U0 降低。周而复始,从而使输出电压保持稳定。调节 VR1 可改变输出电压 值。 恒流型式与上图类似,通过继电器切换运放③脚至电流反馈即可。

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

图 4 反馈回路原理图 5 上位机软件设计 锂电池充电软件主要由两个独立的软件组成, 即充电控制和充电数据处理分析软件。 充 电控制软件主要负责对锂电池充电过程的全程监测控制, 并生成电池充电数据文件和记录 充电数据;充电数据处理分析软件主要实现充电数据的可视化显示、数据处理及数据分析 的功能,同时根据用户要求提供电池配组的功能[5]。 两个主要系统软件即充电控制和充电数据处理分析软件由各自的功能模块组成。其中, 充电控制软件包括充电过程编制、安全保护、过程事件日志、掉电保护恢复和数据备份管 理等功能模块,而充电数据处理分析软件包括数据处理、图形处理、动态曲线、数据导出 和电池配组等功能模块。 充电过程编制即通道自动充电过程编制, 它是通道充电中最核心的部分。 充电过程可由 很多工作步骤组成, 在每个工作步骤中可以定义不同的工作模式及工作参数, 如恒流充电、 恒压充电等等。当然,充电步骤中还包括结束条件等参数。 安全保护是基于安全需要而采取的保护措施。对一个合理的、正常的充电过程,这些保 护措施通常是没有发挥作用的;但由于充电过程多数需要经历较长时间,这期间可能发生

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

一些不可预期的事情(例如停电等),而且,用户也可能因为一时疏忽等原因设置了不合理 主参数(例如结束条件不合理),甚至于被测电池本身就有问题。 因此设置安全保护参数是必需的。充电中,一旦“安全保护”条件满足,充电将被安全停 止。用户在排除异常因素后,仍然可以使用“续接启动”功能恢复充电。 在电池充电过程中, 任何时候出现供电系统停电或掉电, 本充电系统均能对现场数据进 行保护,保证现场数据不丢失,重新上电后,充电系统具备自恢复功能,能从上次掉电的 地方无缝接续,继续充电过程。 数据处理功能模块主要实现以下功能: 1) 数据的各种查看操作:包括数据条目的显示/隐藏、设置显示循环范围、各循环的折 叠与展开、各过程的折叠与展开等操作; 2)数据复制至 WINDOWS 剪切板: 主要用于将已经打开的某个数据文件的指定数据条目 导出至 EXCEL 或 WORD 等工具软件中,或作为文本格式(。TXT)存盘; 3) 查看工作信息:查看充电数据对应的通道信息以及设置的充电过程等信息; 4) 查看充电事件:查看通道充电期间发生的意外事件(如掉电、安全停止等)或用户的强 制操作等(如强制跳转、用户停止); 5) 数据打印和打印预览:通过打印机输出数据。 6 实验 按照图 1 连接线路并接上电源,对 1#? 源和 2#电源进行系统实验。首先启动管理系统,并启动充放电装置,同时通过上位机 发送充电指令。试验人员记录充电实测电流(压)。表 1 是 1#电源和 2#电源试验数据记录 表格。 表 1 试验数据记录

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!

7 结语 通过试验验证,充放电装置已达预计指标,电池管理系统工作正常,能达到既定的功能 要求。 本文智能化锂电池充电系统安全、可靠、抗干扰性强、有良好的人机交互功能;充放电 装置恒压恒流精度高,工作可靠,自动化功能完善,并配置计算机运行软件一套,使得本 套系统具有高精度和完善的人机交互功能, 操作人员只需要在计算机上发出指令就可以完 成全部操作。(来自电子工程世界)

一览英才网是基于行业细分和地方区域横向细分的网络求职招聘平台!


相关文章:
智能手机充电管理方案
智能手机充电管理方案_人力资源管理_经管营销_专业资料。电源招聘专家 “ 一小时...随着智能手机的不断普及,电池容量 的不断增大,对充电电流的要求不断提升。上文...
智能锂电池充电管理方案
智能锂电池充电管理方案智能锂电池充电管理方案隐藏>> 智能锂电池充电管理方案 (1) 2012-07-30 21:59:37 来源:21ic 关键字:智能 锂电池 充电管理 1 引言 锂...
“ 一小时充好电”-最新智能手机充电管理方案
“ 一小时充好电”-最新智能手机充电管理方案_电子/电路_工程科技_专业资料。“...随着智能手机的不断普及, 电池容量的不断增大, 对充电电流的要求不断提升。上...
锂离子电池智能充电控制器的研究与设计
锂离子电池智能充电控制器的研究与设计_电子/电路_工程科技_专业资料。锂离子电池智能充电控制器的研究与设计 摘要:本文论述了一种先进的锂离子电池充电控制器设计:...
基于BQ24610的智能锂电池充电系统设计
基于BQ24610 的智能锂电池充电系统设计 【摘要】BQ24610 是 TI 公司推出的一款...目前比较成熟的锂电池充电管理方案就是基于笔记本电脑 +申请认证 文档贡献者 易...
智能大电流锂离子电池线性充电方案
S​E​9​0​1​8​是​一​款​恒​流​/​恒​压​模​式​的​​离​子​电​池​线​性​充​电​芯...
基于UC3909芯片对铅酸蓄电池的充电管理方案
基于UC3909 芯片对铅酸蓄电池充电管理方案 2013-01-24 21:49:00 来源:维库...有效充电,并采用 UC3909 实现对胶体密封铅酸蓄电池智能化充电 管理,延长蓄电池...
CS0301锂电池充电管理芯片
应用 单节,多节锂电池,多节镍氢, 单节,多节锂电池,多节镍氢, 蓄电池的充电器概述 CS00301 是一款高精度智能电池 充电管理芯片,具有功能全、价格低、 集成...
电池充放电理论与方案
先进的锂电池线性充电管理芯片 BQ2057 及其应用 1 引言 BQ2057 系列是美国 TI...口与仪器微控制器接口, 微控制器通过识别 STAT 口的三种状态实现仪器的智能管理...
更多相关标签:
锂电池充电管理方案 | 智能锂电池充电器设计 | 锂电池智能充电器 | 锂电池并联充电方案 | 锂电池充电方案 | 锂电池充电器方案 | 13节锂电池充电方案 | 锂电池快速充电方案 |