一種鋰電池自放電檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池放電檢測領域，具體涉及一種鋰電池自放電檢測系統。
【背景技術】
[0002]伴隨著電動汽車在全球范圍內的悄然興起以及近二十年的不斷推廣，作為電動車儲能動力源的充電電池行業(yè)也快速發(fā)展起來。自二次電池問世以來，逐漸產生了鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池等不同材料的電池。但是適合電動汽車應用的動力電池應該具有單位體積和單位質量蓄能高、帶負載能力強、充放電效率高以及自放電率低等特點。作為二次電池佼佼者的磷酸鐵鋰離子電池由于其工作電壓高、體積小、質量輕、能量密度高、無記憶效應、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，現已被普遍應用在電動汽車上。
[0003]動力電池組作為電動汽車的能量來源，其性能的好壞是影響電動汽車正常運行的關鍵因素，而動力電池性能的不一致，又對電池組的性能和使用年限產生重要影響。電池組壽命的長短取決于組成電池組電池一致性的好壞。對于新生產的電池，由于電池之間性能差異大，不能直接用于組裝電池組，需要經人工或自動檢測分選。目前廣泛應用的分選依據是單體電池的電壓、容量、內阻等性能參數，按照分類依據剔除性能較差的電池，把性能趨于一致的電池組裝成電池組。這樣構成的電池組已經具有了較好的一致性，但隨著使用時間的增長，其性能的差異性會逐漸變得明顯，因此對電池組一致性研宄的方向指向了電池的自放電。
[0004]電池自放電率是衡量電池壽命的重要參數，在電池成組技術中，由于自放電現象的存在，導致電池組壽命只有單體電池壽命的30%~50%左右，提高電池分選技術、成組技術以及電池的均衡技術，這些都依賴電池自放電率的快速測量，也是電動汽車用鋰離子電池成組技術急需解決的問題。對鋰電池自放電實現快速檢測，能夠縮短自放電參數測量的時間周期，提高其準確性?？蓱糜陔姵亟M合技術，在實際應用中為電池組的一致性研宄和分選工作提供新的理論依據，進而改善鋰動力電池組的性能。同時，對電池本身的設計與生產工藝產生指導作用，有助于改進電池的制造工藝。另外，對鋰電池自放電流的測量，還可應用到對電池荷電狀態(tài)(SOC)的估算的修正上。因此，對鋰電池自放電檢測系統的研宄具有一定的理論意義和實用價值，對整個二次電池行業(yè)的發(fā)展都將起到重要意義。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型設計的鋰電池自放電檢測系統以單片機作為核心控制器，采用模塊化設計思想，設計有單片機處理模塊、D/A轉換模塊、充放電控制模塊、按鍵設定模塊和液晶顯示模塊。通過各模塊之間的合作，實現了給定溫度下，對任意電池的任意電壓或任意SOC下自放電電流的快速檢測。
[0006]該系統通過按鍵設定鋰電池自放電的初始電壓，以達到檢測任意初始電壓下電池自放電的目的，并能通過長按鍵實現對于該初始電壓的存儲功能；單片機片掃描按鍵，對按鍵信息進行處理后向D/A轉換模塊輸入數字量和相關控制命令，操作D/A轉換器，使其輸出相對應的模擬電壓值，同時單片機處理模塊通過液晶屏幕將該數字量對應的實際電壓值顯示出來；D/A轉換器輸出的模擬電壓為充放電控制電路提供基準，對鋰電池I進行充放電最終穩(wěn)定于最終電壓值，此時的充電電流即可視為電池的自放電電流。采用高精度電壓表對采樣電阻2兩端電壓進行測量和顯示，而鋰電池I的最終電壓值也被返回至單片機，操作片內A/D轉換器并通過液晶屏進行顯示。
[0007]在實際調試過程中，發(fā)現外界溫度對系統有較大干擾，因此本實用新型還設計了簡易的25°C室溫保持系統。同時，為了實現不同溫度下電芯的自放電測量，并從成本節(jié)省出發(fā)，本實用新型設計采用可在-10°C ~50°C調溫的小型恒溫箱作為恒溫系統以滿足系統設計要求。
[0008]自放電檢測電路是鋰電池自放電檢測系統的核心體現，為監(jiān)測維持電池SOC或電壓不變所需電荷量，因此在自放電檢測電路中需要搭建出對鋰電池的充放電控制電路，以便于電壓穩(wěn)定時檢測充電電流大小。
[0009]基準電壓作為自放電檢測電路的輸入，來源于D/A轉換模塊按照單片機給定的數字量轉換而成的模擬電壓。該基準電壓值可以通過人為按鍵設定，以便測出電池不同電壓下的自放電大小。首先基準電壓要經過電壓比較環(huán)節(jié)，與實際電池的實時電壓進行比較，判斷此時電池電壓與基準電壓之間的差值。電池電壓若高于基準電壓，則充電電路停止工作，電池自動通過負載電阻進行放電；若低于基準電壓，則充電電路開始工作，對其進行充電動作，直至電池電壓穩(wěn)定為止。此時的充電電流為充電電壓與電池通過負載電阻放電的電流與自放電電流之和，測出此時的充電電流大小，并通過計算得到放電電流值，那么兩者之差即為該電芯的自放電電流值。
[0010]雖然D/A轉換器自帶輸出電壓校正功能，但對基準電壓模塊進行調試時，其輸出電壓仍然出現不穩(wěn)定跳變和漂移的現象。經過長時間實驗觀察，發(fā)現一天之內早中晚測得的電壓值相差較大，由此想到可能是溫度變化影響了實驗結果。因此特設計簡易室溫保持系統，以保證基準電壓模塊所處環(huán)境溫度恒定，并觀察此時輸出電壓是否穩(wěn)定。
[0011]該簡易系統采用40個功率IW的IK Ω電阻，每20個并聯的方式作為發(fā)熱器件，工作電壓為30V，通過兩個功率場效應管的不同程度導通和關斷控制流過兩組加熱功率電阻陣列的電流值。
【附圖說明】
[0012]圖1為鋰電池自放電檢測系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型提出的一種鋰電池自放電檢測系統，結合附圖和實施例說明如下。
[0014]本實用新型設計的鋰電池自放電檢測系統以單片機作為核心控制器，采用模塊化設計思想，設計有單片機處理模塊、D/A轉換模塊、充放電控制模塊、按鍵設定模塊和液晶顯示模塊。通過各模塊之間的合作，實現了給定溫度下，對任意電池的任意電壓或任意SOC下自放電電流的快速檢測。
[0015]該系統通過按鍵設定鋰電池自放電的初始電壓，以達到檢測任意初始電壓下電池自放電的目的，并能通過長按鍵實現對于該初始電壓的存儲功能；單片機片掃描按鍵，對按鍵信息進行處理后向D/A轉換模塊輸入數字量和相關控制命令，操作D/A轉換器，使其輸出相對應的模擬電壓值，同時單片機通過液晶屏幕將該數字量對應的實際電壓值顯示出來；D/A轉換器輸出的模擬電壓為充放電控制電路提供基準，對鋰電池I進行充放電最終穩(wěn)定于最終電壓值，此時的充電電流即可視為電池的自放電電流。采用高精度電壓表對采樣電阻2兩端電壓進行測量和顯示，而鋰電池I的最終電壓值也被返回至單片機，操作片內A/D轉換器并通過液晶屏進行顯示。
[0016]在實際調試過程中，發(fā)現外界溫度對系統有較大干擾，因此本實用新型還設計了簡易的25°C室溫保持系統。同時，為了實現不同溫度下電芯的自放電測量，并從成本節(jié)省出發(fā)，本實用新型設計采用可在-10°C ~50°C調溫的小型恒溫箱作為恒溫系統以滿足系統設計要求。
[0017]雖然D/A轉換器自帶輸出電壓校正功能，但對基準電壓模塊進行調試時，其輸出電壓仍然出現不穩(wěn)定跳變和漂移的現象。經過長時間實驗觀察，發(fā)現一天之內早中晚測得的電壓值相差較大，由此想到可能是溫度變化影響了實驗結果。因此特設計簡易室溫保持系統，以保證基準電壓模塊所處環(huán)境溫度恒定，并觀察此時輸出電壓是否穩(wěn)定。
[0018]該簡易系統采用40個功率IW的IK Ω電阻，每20個并聯的方式作為發(fā)熱器件，工作電壓為30V，通過兩個功率場效應管的不同程度導通和關斷控制流過兩組加熱功率電阻陣列的電流值。
[0019]需要說明的是，上文只是對本發(fā)明進行示意性說明和闡述，本領域的技術人員應當明白，對本發(fā)明的任意修改和替換都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種鋰電池自放電檢測系統，包括單片機處理模塊、D/A轉換模塊、充放電控制模塊、按鍵設定模塊和液晶顯示模塊，按鍵設定模塊設定鋰電池自放電初始電壓，經單片機處理模塊處理后傳輸至D/A轉換模塊，同時液晶顯示模塊初始電壓值，D/A轉換模塊將初始電壓值轉換成模擬電壓值輸出至充放電控制模塊，充放電控制模塊對鋰電池(I)進行充放電，鋰電池(I)最終電壓值穩(wěn)定于所述模擬電壓值，并返回至單片機處理模塊，其特征在于所述鋰電池自放電檢測系統還包括恒溫箱，鋰電池置于所述恒溫箱中。
2.如權利要求1所述的一種鋰電池自放電檢測系統，其特征在于鋰電池(I)與所述充放電控制模塊之間連接有采樣電阻(2 )。
3.如權利要求2所述的一種鋰電池自放電檢測系統，其特征在于所述鋰電池自放電檢測系統還包括室溫保持系統，所述單片機處理模塊、D/A轉換模塊、充放電控制模塊、按鍵設定模塊、液晶顯示模塊置于所述室溫保持系統中。
4.如權利要求3所述的一種鋰電池自放電檢測系統，其特征在于所述室溫保持系統采用40個功率IW的IK Ω電阻，每20個并聯的方式作為發(fā)熱器件，工作電壓為30V，通過兩個功率場效應管的不同程度導通和關斷控制流過兩組加熱功率電阻陣列的電流值。
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋰電池自放電檢測系統，包括單片機處理模塊、D/A轉換模塊、充放電控制模塊、按鍵設定模塊和液晶顯示模塊，按鍵設定模塊設定鋰電池自放電初始電壓，經單片機處理模塊處理后傳輸至D/A轉換模塊，同時液晶顯示模塊初始電壓值，D/A轉換模塊將初始電壓值轉換成模擬電壓值輸出至充放電控制模塊，充放電控制模塊對鋰電池進行充放電，鋰電池最終電壓值穩(wěn)定于所述模擬電壓值，并返回至單片機處理模塊，所述鋰電池自放電檢測系統還包括恒溫箱，鋰電池置于所述恒溫箱中。
【IPC分類】G01R31-40
【公開號】CN204515101
【申請?zhí)枴緾N201520246463
【發(fā)明人】賁道梅, 李艷萍, 李敏, 翟振
【申請人】賁道梅
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月22日