一種鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涉及鋰電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)生產(chǎn)以及人類(lèi)生活對(duì)蓄能裝置要求的提高，電池技術(shù)近年來(lái)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種類(lèi)型的蓄電池已經(jīng)普遍應(yīng)用在人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活實(shí)際中，人們對(duì)蓄電池的性能要求也越來(lái)越高。目前發(fā)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(lèi)中，鋰離子電池憑其重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、電壓高和無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)逐步取代鎳氫等電池，成為新一代的理想電源。生產(chǎn)生活應(yīng)用中對(duì)鋰電池有:高比能量，高比功率;充電時(shí)間短、連續(xù)放電率高，自放電率低;安全可靠;壽命長(zhǎng)、成本低等基本要求。
[0003]隨著應(yīng)用場(chǎng)合的增加，在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，鋰電池輸出特性受環(huán)境溫度、充放電條件等因素影響較大，尤其鋰電池串并聯(lián)成組后，單體之間的不一致性差異導(dǎo)致整組電池在循環(huán)次數(shù)、輸出功率等方面性能下降，性能指標(biāo)上不僅不能與單體電池持平，甚至使用壽命也大大縮短，嚴(yán)重影響了鋰電池的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。對(duì)上述問(wèn)題，必須對(duì)鋰電池組進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，并定期對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)單體電池進(jìn)行嚴(yán)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，對(duì)電池測(cè)試提出了更高的要求，而電池測(cè)試中單體鋰電池進(jìn)行充放電電流測(cè)試對(duì)電池性能的檢測(cè)尤為重要，但如何實(shí)現(xiàn)可控的高精度負(fù)載電流成為鋰電池充放電電流檢測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題，充放電過(guò)程中負(fù)載電流的測(cè)試精度對(duì)于鋰電池的性能分析至關(guān)重要。
[0004]對(duì)電流的準(zhǔn)確檢測(cè)不僅涉及性能的分析，還可及時(shí)預(yù)防電池充電電流過(guò)大、電流波動(dòng)頻繁，以及出現(xiàn)短路等狀況，因此，在充放電過(guò)程中電流的準(zhǔn)確測(cè)試意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的精密測(cè)試提出了一種用于產(chǎn)生鋰電池參數(shù)測(cè)試所需的精密負(fù)載電流的發(fā)生器。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器，包括恒流充放電的鋰電池單元、數(shù)據(jù)采集單元、控制執(zhí)行單元、微處理器控制單元及PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單元，鋰電池單元連接數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元連接微處理器控制單元，微處理器控制單元通過(guò)控制執(zhí)行單元連接鋰電池單元和數(shù)據(jù)采集單元，微處理器控制單元還通過(guò)通訊接口連接PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單元；
[0008]所述鋰電池單元包括鋰電池和電流取樣電阻，通過(guò)測(cè)量電流取樣電阻上的壓降就能計(jì)算出被測(cè)電流大小，進(jìn)而反應(yīng)鋰電池的性能;所述取樣電阻也可以換作霍爾電流傳感器；
[0009]所述數(shù)據(jù)采集單元包括受控負(fù)載電流采集單元、電流反饋比較單元、電壓檢測(cè)單元，電壓檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰電池單元的電壓，受控負(fù)載電流采集單元通過(guò)對(duì)精密取樣電阻壓降的采集實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的采集，并且由運(yùn)算放大器構(gòu)成加法運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)微小電壓值的放大處理，電流反饋比較單元，將負(fù)載電流采集單元放大后的電壓信號(hào)交給反饋回路，與給定電流信號(hào)比較，比較結(jié)果用來(lái)控制鋰電池單元實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的受控可調(diào)；
[0010]所述控制執(zhí)行單元包括負(fù)載電流給定設(shè)置單元、調(diào)節(jié)器、功率放大單元，用于執(zhí)行微處理器控制單元的控制命令；
[0011]所述微處理器控制單元包括單片機(jī)，單片負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的電流給定指令、充放電控制指令，并且將采集到的數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)進(jìn)行分析，儲(chǔ)存；
[0012]所述PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單元，通過(guò)通訊單元實(shí)現(xiàn)與微處理器控制單元的通信，利用PC機(jī)進(jìn)行單片機(jī)采集數(shù)據(jù)的分析。
[0013]優(yōu)選地，所述負(fù)載電流給定設(shè)置單元連接微處理器控制單元，所述調(diào)整器是由運(yùn)算放大器組成的調(diào)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(lián)的二極管，串聯(lián)的二極管兩端分別經(jīng)MOS管連接鋰電池單元。
[0014]優(yōu)選地，所述MOS管包括一個(gè)PMOS場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)匪OS場(chǎng)效應(yīng)管，兩者構(gòu)成電流充放電驅(qū)動(dòng)電路，鋰電池單元在進(jìn)行充放電時(shí)分別由兩個(gè)MOS管對(duì)充放電信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，充放電電流是單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的任意波形。
[0015]優(yōu)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(zhǔn)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(diào)節(jié)器。
[0016]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)電路包括精密基準(zhǔn)源、調(diào)壓電阻和運(yùn)算放大器，調(diào)壓電阻使基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓受控可調(diào)。
[0017]優(yōu)選地，所述電流放大反饋單元采集的負(fù)載電流輸出波形由電流給定信號(hào)控制，微處理器控制單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端向負(fù)載電流給定設(shè)置單元輸出產(chǎn)生不同波形的負(fù)載電流給定信號(hào)；
[0018]受控負(fù)載電流采集單元采集到的負(fù)載電流實(shí)際波形，經(jīng)電流反饋比較單元輸入到微處理器控制單元與給定的負(fù)載電流波形比較，使充放電電流無(wú)限接近于單片機(jī)給定值，得到穩(wěn)定電流。
[0019]采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為:
[0020]受控負(fù)載電流采集單元通過(guò)單片機(jī)將給定電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為給定電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的可控調(diào)節(jié)，通過(guò)對(duì)分流器電阻壓降的采集實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的采集，而且負(fù)載電流的大小可以通過(guò)負(fù)載電阻，實(shí)現(xiàn)高精度采集。實(shí)現(xiàn)了鋰電池充放電電流的精密測(cè)試以及可編程控制。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是控制執(zhí)行單元和受控負(fù)載電流采集單元電路的硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器的電壓采集硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4是本發(fā)明鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器的AD信號(hào)轉(zhuǎn)換硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖5是本發(fā)明鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器的通訊電路硬件結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器，能實(shí)現(xiàn)鋰電池充放電過(guò)程中的負(fù)載電流的精密采集，鋰電池充放電電流的采集精度對(duì)于鋰電池的性能測(cè)試具有十分重要的作用。
[0027]以下結(jié)合附圖1-5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0028]—種鋰電池精密負(fù)載電流發(fā)生器，包括恒流充放電的鋰電池單元、數(shù)據(jù)采集單元、控制執(zhí)行單元、微處理器控制單元及PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單元，鋰電池單元連接數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元連接微處理器控制單元，微處理器控制單元通過(guò)控制執(zhí)行單元連接鋰電池單元和數(shù)據(jù)采集單元，微處理器控制單元還通過(guò)通訊接口連接PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單
J L ο
[0029]鋰電池單元包括鋰電池和負(fù)載電阻，通過(guò)測(cè)量負(fù)載電阻上的壓降就能計(jì)算出被測(cè)電流大小，進(jìn)而反應(yīng)鋰電池的性能。
[0030]數(shù)據(jù)采集單元包括受控負(fù)載電流采集單元、電流反饋比較單元、電壓檢測(cè)單元，電壓檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰電池單元的電壓，受控負(fù)載電流采集單元通過(guò)對(duì)精密取樣電阻壓降的采集實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的采集，并且由運(yùn)算放大器構(gòu)成加法運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)微小電壓值的放大處理，電流反饋比較單元，將負(fù)載電流采集單元放大后的電壓信號(hào)交給反饋回路，與給定電流信號(hào)比較，比較結(jié)果用來(lái)控制鋰電池單元實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的受控可調(diào)。
[0031]如圖5所示，PC機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析單元，利用PC機(jī)的豐富資源進(jìn)行單片機(jī)采集數(shù)據(jù)的分析，通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)鋰電池性能的精確分析。其中單片機(jī)與上位機(jī)之間的通訊采用USART-USB接口實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過(guò)通訊接口將采集到的負(fù)載電流信號(hào)，鋰電池充放電過(guò)程中的電壓信號(hào)上傳至上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)上位PC機(jī)也可以將要測(cè)試的電流給定信號(hào)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行負(fù)載電流的給定。
[0032]微處理器控制單元，采用的單片機(jī)為T(mén)I公司的STM32F103系列單片機(jī)，編程靈活，所具有的資源足以滿足本測(cè)試裝置的性能要求，微處理器控制單元還包括AD轉(zhuǎn)換器電路。
[0033]由圖4所示，本發(fā)明AD轉(zhuǎn)換器采用ADS1274芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道信號(hào)同步采集。ADS1274允許在高速、高分辨率、低功耗、低速4種工作模式中選擇一種，模式設(shè)置由數(shù)字輸入弓丨腳MODE狀態(tài)所決定。本發(fā)明中ADS1