低溫智能鋰離子電池管理系統設計

摘要介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統的規劃方法，該系統由32個20Ah4系列、8個并聯單元組成。本方法具有基礎維護、電量測量、電量平衡和故障記錄功能。經測試，系統功能良好，滿足規劃要求。

目前的電池處理系統重要是為使用大容量電池組和較短的電池壽命而設計的。本加工系統服務的設備功耗高，電池周期短，加工系統本身的功耗不低，不適合在低功耗的表面應用。關于氣體遠程監控來說，均勻的系統電流只有幾毫安，要在低溫下持續工作6個月以上。為了滿足本項目的應用，本文介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統的規劃方法。具有基礎維護、功率計量、充電平衡、缺陷記錄等功能。經測試，系統功能良好，滿足規劃要求。

1.系統的整體結構

低溫鋰離子電池的處理系統重要由基礎維護電路、電量計、平衡電路和二次維護組成，如圖1所示。

根據低功耗的考慮，在規劃中選擇了許多低功耗設備，如處理器采用MSP430FG439低功耗單片機。參考電壓為REF3325，功耗極低，僅3.9db;運放使用LT1495，工作電流僅1.5a;數字電位器采用AD5165，靜態電流低至50nA。在間歇式運行電路中加入功率處理電路，運行電流大，降低了能耗。低溫電池組的附加電壓為14.8v，由4個電池串聯而成，每個電池包含8個單體電池。正常工作電壓2.5v~4.2v。

每個采集周期采集每組電池的電壓，處理器根據電壓向維護實現電路發出指令，并執行相應的維護動作。均衡電路采用單片機和晶體管完成，代替了均衡專用芯片。系統記錄存儲裝置中電壓、電流、溫度、電池壽命、剩余電量等異常信息的最大值。處理器供應TTL通信接口，現場計算機通過TTLRS232轉換模塊讀取存儲設備中的日志。為了防止充電過程中單片機崩潰等異常維護故障。新增二次維護電路。若電壓超過預置值，則啟動二次維護電路對三端熔斷器進行熔斷，防止故障的發生。

2.硬件規劃

2.1實現電路維護

維護執行電路是維護動作的執行機制，CH是充電控制開關，DISCH是放電控制開關。通過CH和DISCH的控制進行相應的維護操作，如圖2電路圖所示。

CH和DISCH在正常運行時設置在低電平，M1和M2同時打開。當放電過流或過放電狀態出現時，DISCH設置為高電平。此時，Q2斷開，Q3傳導，M2柵電容的電荷迅速放電，M2瞬間閉合，維修完畢。當充電過流或過充電狀態出現時，CH設為高電平，M1關閉。MOSFET電路選擇IRF4310,MOSFET的導通電阻是只有7k,流量高達140。

CH和DISCH在正常運行時設置在低電平，M1和M2同時打開。當放電過流或過放電狀態出現時，DISCH設置為高電平。此時，Q2斷開，Q3傳導，M2柵電容的電荷迅速放電，M2瞬間閉合，維修完畢。當充電過流或過充電狀態出現時，CH設為高電平，M1關閉。MOSFET電路選擇IRF4310,MOSFET的導通電阻是只有7k,流量高達140。