[發明專利]一種鋰離子電池組工作狀態實時監測系統

在審

• 申請號: 201910141650.0
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN111610454A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 蘇杰;王順利;李進;賈先屹;聶常東;鐘良濤;陽楚涵;任哲昆;王珂;羅欽文;趙一凡
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01R31/3842
• 分類號: G01R31/3842
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鋰離子電池組工作狀態實時監測系統，屬于新能源測控領域，是一種基于數電的鋰離子電池組工作狀態實時監測系統；本發明設計了鋰離子電池組單體電壓測量電路、電池組總電壓測量電路、鋰離子電池組充放電電流測量電路、顯示電路、主控電路等模塊；以STM32為處理器，通過電池單體電壓采集、總電壓采集、充放電電流采集，編程處理，顯示等步驟，實現對鋰離子電池狀態的獲取和顯示。通過測量鋰離子電池的電壓和電流，得到鋰離子電池組的輸出電壓，并且估算鋰離子電池組的剩余電量；該方法使用方便，實現簡單，實時性好。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池組工作狀態實時監測系統，屬于新能源測控領域，是一種基于數字電路系統的鋰離子電池組工作狀態實時監測系統。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、能量密度高、放電小、安全、環保性能好等優點得到了廣泛應用。在許多大功率應用場合中，為了獲得足夠的電壓需要將多個鋰離子電池串并聯起來，通過對整個電池組的充放電實現對單體的充放電。然而，這種電池組系統卻面臨許多難關，主要問題有：（1）鋰離子電池對充放電過程的穩定性要求很高，一旦出現過充、過放或電路短路等情況時，鋰電池溫度就會迅速升高，嚴重影響并破壞電池的性能，導致電池壽命縮短；（2）鋰離子電池具有較為平坦充電曲線，因此，需要準確地檢測電池的單體電壓、總電壓和充放電電流；（3）由于電池單體的內部特性存在差異性，所以在充放電過程中可能會出現部分電池過充或者過放的情況，這不僅會影響到電池組的功效，壽命，甚至可能出現爆炸等危險。解決這些問題的前提是要有一款鋰離子電池組工作狀態實時監測系統。針對鋰離子電池組的監測問題，相關研究院校開展了大量持續的探索。現有的鋰離子電池組狀態監測系統有于Labview平臺的監測系統、使用數字信號處理器DSP組成的低功耗系統的軟硬件設計和利用藍牙技術進行無線數據傳輸的監測系統、基于51系列單片機為主控單元的串聯鋰離子電池組監測系統等。這些監測系統存在著功耗不理想、精度不理想等問題。

發明內容

本發明針對安全隱患的產生機理與防治措施，提供了一種鋰離子電池組工作狀態實時監測系統的設計方法。本發明針對鋰離子電池實時系統的狀態監測目標，以STM32為處理器，通過電池單體電壓采集、總電壓采集、充放電電流采集，編程處理，顯示等步驟，實現對鋰離子電池狀態的獲取和顯示。通過測量鋰離子電池的電壓和電流，得到鋰離子電池組的輸出電壓，并且估算鋰離子電池組的剩余電量。

附圖說明

圖1 是本發明的總體設計框架。

圖2 是本發明對電池組單體電壓檢測的電路原理圖。

圖3 是本發明獲取電池組總電壓的原理圖。

圖4 是本發明充放電電流獲取電路原理圖。

圖5 是本發明電壓顯示電路圖。

具體實施方式

以下將對本發明的一種鋰離子電池組工作狀態實時監測系統的監測方法結合附圖進一步的詳細描述。

圖1中，給出了本發明的整體結構框架，本系統針對鋰離子電池組設計5個處理模塊，分別是單體電壓檢測電路、總電壓檢測電路、充放電電流檢測電路、電壓顯示電路和STM32處理電路。系統工作時，先由單體電壓檢測電路和總電壓檢測電路獲取鋰離子電池組的單體電壓和總電壓，然后經過充放電電流檢測電路獲得系統的充放電電流，這些參數送入STM32處理器計算得到鋰離子電池組輸出電壓和剩余電量等狀態信息。

圖2中，展示了單體電壓的測量電路圖：用電壓傳感器測取到每一單體的電壓信號后，經過兩片LM358組成的處理電路對采集到的信號進行濾波、調幅等處理，以便于被以STM32處理器為核心的數字信號系統采集和處理。