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基于单片机的串联锂离子电池组监测系统设计

发布时间:2020-07-21 18:35:55 阅读: 来源:电源线厂家

摘要 介绍一个以51系列单片机为主控单元的串联锂离子电池组监测系统。采用差分放大器和模拟开关轮流检测单体电池电压,利用单片机的IO接口和DS18B20实现单总线多点温度检测。系统简单经济,经过试验,能可靠、准确地对串联锂离子电池组进行监测。关键词 串联锂离子电池组;差分放大器;单总线 具有高电压、高容量、循环寿命长、安全性能好等优点的锂离子电池,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。由若干节锂离子电池经串联组成的动力锂离子电池组目前应用最为广泛。由于每节单体电池的电压不一致,使用中电池不允许过充电、过放电,电池的性能和寿命受温度影响较大等特点,必须对串联锂离子电池组进行监测,确保在使用中锂离子电池具有良好的状态,或者使用中电池出现问题立即报警,电源管理系统立即采取保障措施,并提醒相关入员检修。单体电压和电池组的温度是辨别串联锂离子电池组是否正常工作的主要技术指标。文献采用直接采样法,将要测量的单体电池电压存储在非电容上进行测量。该方法反应时间慢、误差较大、控制复杂;文献采用运放和光藕继电器来测量串联电池组的单体电压。该方法对光耦的线性度要求很高,导致硬件成本较高。目前,直接采用集成芯片的串联锂离子电池组监控系统受到青睐,但该方法串联电池的数目固定,导致应用不灵活、硬件成本高等缺点。文中研制了一种动力锂离子电池组监测系统,对串联锂离子电池组的单体电压和电池组的温度进行在线监测,当单体电池电压偏离规定区间时,监测系统启动报警程序进行声、光报警;当电池组温度偏离规定的区间时,监测系统启动风扇或加热控制电路,并存储有关数据,确保电池组正常工作。整个监测系统具有连续测量分量、简单经济、精度高和可靠性高的特点。1 技术和方案1.1 系统结构 串联锂离子电池组监测系统包括采用51系列单片机的核心控制模块、锂离子电池组状态采集模块、信号调理模块,报警及处理系统模块,监测系统可以通过RS485接口与PC机组成分布式监测系统,实现一台PC监测多个串联电池组,系统结构框图如图1所示。状态采集模块包括对单体电池的电压和电池组的温度等参数进行采集,然后待测量信号进行处理,通过A/D转换器采样后传输给单片机进行数据处理,将有效数据通过串口传到本地PC机,监测人员可以通过对状态数据的进行分析从而掌握电池组的工作情况,对不安全的状态进行及时的处理,确保其工作的可靠性。

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