鋰電池充放電特性標(biāo)定儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種鋰電池充放電特性標(biāo)定儀，屬于鋰電池測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 與普通鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池具有電壓高、過放能力強(qiáng)、循環(huán)壽命長、安全性 能好、自放電少、可快速充電等優(yōu)點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池被越來越多的運(yùn)用到電動(dòng)車輛、電動(dòng)工 具、玩具、便攜醫(yī)療設(shè)備、警示燈等各種移動(dòng)設(shè)備中。
[0003] 為了保護(hù)移動(dòng)設(shè)備、延長電池的使用壽命，通常需要建立電池管理系統(tǒng)對(duì)磷酸鐵 鋰電池進(jìn)行管理。電池管理系統(tǒng)的建立需要準(zhǔn)確估算電池的充放電特性，以建立合理的管 理系統(tǒng)。
[0004] 傳統(tǒng)的電池充放電特性的標(biāo)定主要是對(duì)荷電狀態(tài)（SOC)的估算和電壓-SOC曲線 的繪制。其中，SOC = Qc/QpQ。為電池的當(dāng)前電量，為電池以恒定電流I放電時(shí)所具有的 最大荷電容量。
[0005] 估算電池SOC的方法主要是開路電壓法和安時(shí)計(jì)量法。開路電壓法是利用當(dāng)前電 量與電池開路電壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，擬合出當(dāng)前電量與開路電壓的一組函數(shù)曲線，假設(shè)最 大荷電容量即是額定電量，在電池接入測量系統(tǒng)后測量電池開路電壓，經(jīng)函數(shù)運(yùn)算或查表 后計(jì)算出當(dāng)前電池的當(dāng)前電量。但磷酸鐵鋰電池的SOC在15 %~85 %時(shí)，SOC-電壓的區(qū)分 度明顯下降，采用該方法評(píng)估磷酸鐵鋰電池的SOC，會(huì)出現(xiàn)較大的誤判。專利CN03113577. 3 公開了一種測定鋰電子電池電量的裝置，帶所給的裝置只能測得一個(gè)二次方程的擬合結(jié) 果，SOC值對(duì)應(yīng)電壓變化的規(guī)律并不明顯，電池短時(shí)間（小于lmin)的斷電重連也會(huì)由于電 壓回升緩慢而產(chǎn)生較大誤差，也不適于對(duì)磷酸鐵鋰電池的SOC進(jìn)行評(píng)估。
[0006] 安時(shí)計(jì)量法是用電流值在時(shí)間上的積分過程檢測電池的SOC，該方法在分容儀中 施行。但該方法缺少對(duì)電池老化狀態(tài)的判斷，默認(rèn)電池的最大荷電容量即為額定電量，而長 時(shí)間放置的電池或在極限環(huán)境中使用的電池，最大荷電容量通常達(dá)不到額定電量，采用這 樣的電池測得的SOC誤差較大，缺乏對(duì)電池管理系統(tǒng)建立的參考價(jià)值。并且，該方法僅對(duì)荷 電狀態(tài)進(jìn)行檢測，不能給出電壓-SOC曲線，給出的電池充放電特性信息不全面。另外，施行 該方法所用的分容儀體積較大，難以與恒溫箱等環(huán)境設(shè)備共用，對(duì)環(huán)境溫度引起的測量誤 差缺少處理方法。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的是提供一種鋰電池充放電特性標(biāo)定儀，以解決上述問題。
[0008] 為了解決上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0009] 一種鋰電池充放電特性標(biāo)定儀，具有檢測電路，控制器、充電源以及放電負(fù)載，其 特征在于：
[0010] 檢測電路包括與待測鋰電池相連的電流檢測電路、與待測鋰電池相連的電壓檢測 電路以及溫度檢測電路，電流檢測電路與用于測定待測鋰電池的實(shí)時(shí)電流并傳遞電流信 息；電壓檢測電路用于測定鋰電池的實(shí)時(shí)電壓并傳遞電壓信息；溫度檢測電路用于檢測環(huán) 境溫度并傳遞溫度信息；
[0011] 控制器包括和充電源相連的充電控制器件、和放電負(fù)載相連的放電控制器件、存 儲(chǔ)器件以及計(jì)算器件，
[0012] 充電控制器件控制充電源開始充電或停止充電；放電控制器件控制放電負(fù)載開始 放電或者停止放電；存儲(chǔ)器件與電流檢測電路、電壓檢測電路以及溫度檢測電路相連，用于 接收并存儲(chǔ)電流信息、電壓信息及溫度信息；計(jì)算器件與存儲(chǔ)器件相連，對(duì)電流信息、電壓 信息及溫度信息進(jìn)行計(jì)算和處理。
[0013] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于：控制器還包括設(shè)定器件和與該設(shè)定器 件相連的比較器件，設(shè)定器件用于設(shè)定待測鋰電池的額定最低電壓及額定最高電壓，比較 器件還與存儲(chǔ)器件、充電控制器件、以及放電控制器件相連，將存儲(chǔ)器件接收到的電壓信息 與設(shè)定器件設(shè)定的額定最低電壓或額定最高電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)充電控制器 件以及放電控制器件進(jìn)行控制。
[0014] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于：還具有與控制器相連的顯示器，該顯 示器用于顯示電池電壓、電池電量以及電壓-SOC函數(shù)曲線。
[0015] 與【背景技術(shù)】相比，本實(shí)用新型所提供的鋰電池充放電特性標(biāo)定儀具有電流檢測電 路、電壓檢測電路及溫度檢測電路，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測待測鋰電池的電壓和電流，與【背景技術(shù)】 相比，該充放電特性標(biāo)定儀能夠給出全面的電池運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，不僅能得到待測鋰電池的 SOC、也能繪制得到SOC-電壓曲線，并且，溫度檢測電路可以測量環(huán)境溫度，在計(jì)算器件計(jì) 算過程中，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償，所得結(jié)果較為準(zhǔn)確。
[0016] 另外，本實(shí)用新型所提供的充放電特性標(biāo)定儀電路簡單，設(shè)備小巧，與分容儀相 比，不僅自身體積較小，也不需要與恒溫箱等環(huán)境設(shè)備共用；操作簡單，完成完整的充放電 周期后，電池的充放電特性與相關(guān)參數(shù)均已測得。
[0017] 并且，本實(shí)用新型所提供的鋰電池充放電特性標(biāo)定儀不僅可以準(zhǔn)確的標(biāo)定普通鋰 電池的充放電特性，還可以標(biāo)定磷酸鐵鋰電池的充放電特性，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型所涉及的鋰電池充放電特性標(biāo)定儀在實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2為實(shí)施例中電流檢測電路的電路圖；
[0020] 圖3為實(shí)施例中充電控制電路的電路圖；以及
[0021] 圖4為實(shí)施例中放電控制電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型所涉及的鋰電池充放電特性標(biāo)定儀的具體實(shí)施形態(tài) 做進(jìn)一步說明。
[0023] 〈實(shí)施例〉
[0024] 圖1為本實(shí)用新型所涉及的充放電特性標(biāo)定儀在實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)框圖。
[0025] 本實(shí)施例所提供的充放電特性標(biāo)定儀10具有檢測電路11，控制器12 (在本實(shí)施例 中為單片機(jī)）、充電源13、放電負(fù)載14、以及顯示器16。
[0026] 檢測電路11包括與待測鋰電池15相連的電流檢測電路111、與待測鋰電池15相 連的電壓檢測電路112以及溫度檢測電路113。電流檢測電路111用來測定待測鋰電池15 的實(shí)時(shí)電流并傳遞電流信息。電壓檢測電路112用來測定鋰電池18的實(shí)時(shí)電壓并傳遞電 壓信息。溫度檢測電路113用于檢測環(huán)境溫度并傳遞溫度信息。
[0027] 圖2為實(shí)施例中電流檢測電路的電路圖。
[0028] 如圖2所示，電流檢測電路111具有運(yùn)算放大器114、六個(gè)比例電阻117、以及三 極管115。運(yùn)算放大器114型號(hào)為LMV932,工作電壓1. 8V~5V，輸出電流100mA，將電流 放大并通過三極管115傳遞至單片機(jī)12的ADC引腳116,單片機(jī)12讀取ADC值后與內(nèi)部 參考源比較計(jì)算后得到充電電流，六個(gè)比例電阻117包括第一比例電阻117-a、第二比例電 阻117-b、第三比例電阻117-c、第四比例電阻117-d、第五比例電阻117-e、以及第六比例電 阻117-f。第一比例電阻117-a、第二比例電阻117-b、第三比例電阻117-c、第四比例電阻 117-d均為lk歐，第四比例電阻117-d和第五比例電阻117-e為20k歐。充電電流在第一 比例電阻117-a、第二比例電阻117-b兩端形成壓降，放電電流在第三比例電阻117-c、第四 比例電阻117-d兩端產(chǎn)生壓降。
[0029] 如圖1所示，控制器12包括設(shè)定器件121、充電控制器件122、放電控制器件123、 存儲(chǔ)器件124、計(jì)算器件125、比較器件127以及圖中未顯示的輸入器件。
[0030] 設(shè)定器件121用于設(shè)定待測鋰電池的額定最低電壓及額定最高電壓；存儲(chǔ)器件 124與電流檢測電路111、電壓檢測電路