[發明專利]一種鋰電池精密負載電流發生器

在審

• 申請號: 201610052043.3
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105676140A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 于志豪;肖林京;王繼強;陳忠霞;常龍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/00;G01R1/28
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 陳海濱

技術領域

本發明涉及一種涉及鋰電池檢測技術領域，具體涉及一種鋰電池精密負載電流發生器。

背景技術

隨著工業生產以及人類生活對蓄能裝置要求的提高，電池技術近年來有了突飛猛進的發 展，各種類型的蓄電池已經普遍應用在人們日常的生產生活實際中，人們對蓄電池的性能要 求也越來越高。目前發展較成熟且使用較多的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電 池，在眾多的電池種類中，鋰離子電池憑其重量輕、體積小、壽命長、電壓高和無污染等優 勢逐步取代鎳氫等電池，成為新一代的理想電源。生產生活應用中對鋰電池有：高比能量， 高比功率；充電時間短、連續放電率高，自放電率低；安全可靠；壽命長、成本低等基本要求。

隨著應用場合的增加，在實踐過程中發現，鋰電池輸出特性受環境溫度、充放電條件等 因素影響較大，尤其鋰電池串并聯成組后，單體之間的不一致性差異導致整組電池在循環次 數、輸出功率等方面性能下降，性能指標上不僅不能與單體電池持平，甚至使用壽命也大大 縮短，嚴重影響了鋰電池的開發和應用。對上述問題，必須對鋰電池組進行出廠檢驗，并定 期對其性能進行檢測，對單體電池進行嚴格的分選程序，將一致性較好的單體配組，這是組 裝高性能電池組的關鍵環節。因此，對電池測試提出了更高的要求，而電池測試中單體鋰電 池進行充放電電流測試對電池性能的檢測尤為重要，但如何實現可控的高精度負載電流成為 鋰電池充放電電流檢測的關鍵問題，充放電過程中負載電流的測試精度對于鋰電池的性能分 析至關重要。

對電流的準確檢測不僅涉及性能的分析，還可及時預防電池充電電流過大、電流波動頻 繁，以及出現短路等狀況，因此，在充放電過程中電流的準確測試意義重大。

發明內容

本發明針對如何實現負載電流的精密測試提出了一種用于產生鋰電池參數測試所需的精 密負載電流的發生器。

本發明采用如下技術方案：

一種鋰電池精密負載電流發生器，包括恒流充放電的鋰電池單元、數據采集單元、控制 執行單元、微處理器控制單元及PC機數據采集與分析單元，鋰電池單元連接數據采集單元， 數據采集單元連接微處理器控制單元，微處理器控制單元通過控制執行單元連接鋰電池單元 和數據采集單元，微處理器控制單元還通過通訊接口連接PC機數據采集與分析單元；

所述鋰電池單元包括鋰電池和電流取樣電阻，通過測量電流取樣電阻上的壓降就能計算 出被測電流大小，進而反應鋰電池的性能；所述取樣電阻也可以換作霍爾電流傳感器；

所述數據采集單元包括受控負載電流采集單元、電流反饋比較單元、電壓檢測單元，電 壓檢測單元實時監測鋰電池單元的電壓，受控負載電流采集單元通過對精密取樣電阻壓降的 采集實現負載電流的采集，并且由運算放大器構成加法運算電路實現微小電壓值的放大處理， 電流反饋比較單元，將負載電流采集單元放大后的電壓信號交給反饋回路，與給定電流信號 比較，比較結果用來控制鋰電池單元實現負載電流的受控可調；

所述控制執行單元包括負載電流給定設置單元、調節器、功率放大單元，用于執行微處 理器控制單元的控制命令；

所述微處理器控制單元包括單片機，單片負責接收上位機的電流給定指令、充放電控制 指令，并且將采集到的數據上傳到PC機進行分析，儲存；

所述PC機數據采集與分析單元，通過通訊單元實現與微處理器控制單元的通信，利用 PC機進行單片機采集數據的分析。

優選地，所述負載電流給定設置單元連接微處理器控制單元，所述調整器是由運算放大 器組成的調整電路，所述功率放大單元包括功率放大器，功率放大器輸出端連接有串聯的二 極管，串聯的二極管兩端分別經MOS管連接鋰電池單元。

優選地，所述MOS管包括一個PMOS場效應管和一個NMOS場效應管，兩者構成電流充放 電驅動電路，鋰電池單元在進行充放電時分別由兩個MOS管對充放電信號進行響應，充放電 電流是單片機模數轉換器輸出的任意波形。

優選地，所述鋰電池單元的輸出端連接電流放大反饋單元，電流放大反饋單元的輸入端 連接有基準電路，電流放大反饋單元的輸出端連接分別連接微處理器控制單元和調節器。

優選地，所述基準電路包括精密基準源、調壓電阻和運算放大器，調壓電阻使基準電路 輸出的基準電壓受控可調。