[實用新型]一種鋰離子電池性能檢測系統

有效

• 申請號: 201720412319.4
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN206876839U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 雷良育;閻全忠;董亮;李雪原;劉兵
• 申請（專利權）人: 杭州金秋汽車儲能科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 浙江杭知橋律師事務所33256
• 代理人: 王梨華,陳麗霞

技術領域

本實用新型涉及電池性能檢測領域，尤其涉及了一種鋰離子電池性能檢測系統的設計。

背景技術

電子及化學產業的高速發展使得鋰離子電池行業發展十分迅速。鋰離子的容量、性能參數是電源行業以及電子產品的更新的關鍵。鋰離子電池是一個高品質要求、高安全性能的產品、使用者在使用時往往不清楚電池的性能，導致在使用時電池的效率往往達不到理想目標，有時甚至盲目使用還會引起電池爆炸事件的發生，人生安全也會受到損傷，因此檢測電池的性能是至關重要的。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中缺少對鋰電池性能進行可靠檢測的系統的缺點，提供了一種鋰離子電池性能檢測系統。

本實用新型滿足了鋰電池模塊化和批量化的檢測需求，能同步實現檢測過程的遠程控制。本實用新型采用了模塊化的設計思想構建了系統，包含上位機部分、以微控制器為核心的控制模塊、鋰電池的充放電控制模塊、信號采集模塊等。通過上位機的遠程操作，實現恒壓充電、恒流充電、恒流放電、極限充電、極限放電等多種檢測方式。本系統可最多滿足8個相同模塊的鋰離子電池同時檢測。上位機完成鋰電池的參數配置后即可進行對全過程的實時控制，當測試過程中出現故障時，可以自動進行終止或暫停其進程。

為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決：

一種鋰離子電池性能檢測系統，包括上位機和下位機，下位機包括微控制器、充放電控制模塊、信號采集模塊和鋰離子電池；上位機遠程控制下位機，下位機控制和檢測鋰離子電池的充放電過程；微控制器接收上位機和信號采集模塊的數據，向上位機和充放電控制模塊發送數據；充放電控制模塊接收微控制器數據并對鋰離子電池充放電過程進行控制；信號采集模塊采集鋰離子電池參數并向微控制器發送參數數據；上位機和下位機組成PID閉環反饋控制回路。采用PID閉環反饋控制，對電池進行充放電管理，確保了充放電的精度和可靠性。

作為優選，充放電控制模塊包括信號輸出電路、能量轉換電路和保護電路；其中，能量轉換電路包括PWM控制器；能量轉換電路根據來自微控制器的數據調制PWM信號，對鋰離子電池充放電過程進行控制。信號輸出電路能夠對信號進行格式轉換，能量轉換電路完成了高低壓信號之間的轉換，保護電路保護下位機正常運行。

作為優選，信號采集模塊包括信號采樣和處理電路、A/D轉換電路和溫度測量電路；溫度測量電路包括8個并聯的數字型溫度傳感器，溫度傳感器通過數據線與微控制器連接。8個數字型溫度傳感器的三個端口分別連接電源、接地端和同一條數據線，該數據線直接連接到微控制器進行測量，采用并聯方式能夠提高測量精度，也能同時測量多點溫度，實現組網多點測量功能。

作為優選，保護電路包括過電壓檢測電路和過電流檢測電路；過電壓檢測電路包括運算放大器構成的比較器，輸入過電壓檢測電路的電壓通過比較器和比較器反相輸入端的參考電壓進行比較，比較器將比較結果傳輸至微控制器；過電流檢測電路包括霍爾電流檢測芯片和跟隨電路，霍爾電流檢測芯片根據磁場感應出線性電壓信號并通過跟隨電路傳輸至微控制器。

保護電路用于保護電路中的元器件在受到過壓、過流等情況下不受損壞，過電壓檢測電路原理是將測得的電壓值與參考電壓進行比較，若超過參考電壓則發送信號給微控制器，由微控制器做出反應，調整電壓。過電流檢測電路檢測電路電流，并將檢測值發送給微控制器，微控制器判定電流是否過大，并作出反應調整電流大小。霍爾元件根據磁場感應出一個線性的電壓信號，經過內部的放大、濾波、斬波和修正電路，輸出電壓信號。

作為優選，信號采樣與處理電路包括信號放大電路，信號放大電路前級為包括電容和電感的低通濾波電路，中間級為包括運算放大器的差分放大電路，后級為包括運算放大器的反相放大電路。電路前級除卻干擾信號，電路中間級和后級對信號進行放大。

作為優選，微控制器、信號采樣與處理電路由同一電源供電；控制器、信號采樣與處理電路和供電電源之間設有電源電路，電源電路包括兩個集成電源芯片，其中一個芯片與微控制器連接，另一個芯片與信號采樣與處理電路連接，兩個芯片并聯后與供電電源連接。本系統中電源采用開關電源，開關電源輸出電壓和微控制器工作電壓、信號采樣與處理電路工作電壓都不匹配，因此需要集成電源芯片進行電壓轉換。

作為優選，上位機根據接收到的數據在顯示界面繪制電池充放電參數實時曲線；上位機分析鋰離子電池參數檢測結果并自動生成檢測報告和記錄文件。更加直觀的為使用者展示電池的各項參數，便于研究，提高工作效率，節省時間精力。