锂电池的综合测试系统的研究

锂电池的综合测试系统的研究

摘要：随着锂电池的应用越来越多，对生产的锂电池产品质量提出了更高的要求。与此同时，对锂电池检测系统也提出了更高的要求。本文主要介绍了一种基于单片机控制的锂电池全面综合测试系统。对其工作原理进行了叙述。

关键词：锂电池；检测系统；单片机；采集电路

1.引言

现在，使用的各种电池中，锂电池是近几十年发展起来的一种新型电源，具有很高的能量、没有记忆性、无污染等优点，成为首选的便携式设备的电源。自90年代的时候，日本的索尼公司成功开发了锂电池开始，锂电池一直是各个国家研究和开发的热点。随着快速发展的电子设备，锂电池需求越来越多。对锂电池测试设备的需要变得也越来越多。在我国许多的电池制造商引入外国电池的测试设备，但是非常的昂贵。国内的检测设备的测量精度、系统的稳定性、设备的利用率和自动化程序等都非常的低。

因此，研制开发一套成本合理，并可以满足需求的大规模生产的自动化的锂电池化成、测量、分选系统，是众多的锂电池制造商非常需要的。

2.锂电池检测系统的总体设计

在电池充电和放电的过程中电流、电压的精度确保控制在规定范围内是系统的核心控制方法。系统采用恒定电流电压的方法，即在恒流充电状态，不断检测每节电池的电压，当检测到充电电池电压达到饱和值时，充电状态从恒流充电状态自动进入恒压充电状态。恒压充电状态下，保持恒定的充电电压，当充电电流下降到规定值时，恒压充电状态终止。还设置最大恒压充电状态下时间值，一旦方式转换在恒压充电状态下，充电的时间过长，立即停止充电，是锂电池安全充放电的保证。

该系统采用模块化结构，使设备安装简单易于维护。共有512个检测点在每一台设备中，分为8个部分，有64个检测点在每一部分中，配置单独的恒流源在每个检测点上，实现单点独立控制和彼此互不影响的系统。该系统采用DSP 控制器作为主控器控制，8位单片机作为分控制器来控制，一个分控制器控制一个部分。因此使用DSP、单片机、开关恒流源相结合，形成智能的锂电池综合测试系统。如图1所示系统的结构框图。主要组成由

2.1.上位机

上位机通过串行总线发送数据到DSP主控制器，控制器控制系统操作启动、停止、分类的信息等，并实时接收主控制器电池测试数据。进行数据显示，并绘制曲线图。我们选用PC机作为上位机。

2.2.主控制器

负责操作整体的运行主控制器，与上位机通信、控制分控制器、收集数据、控制算法、液晶显示器、键盘处理等等。我们选择DSP作为主控制器来完成控制。

2.3.采集电路

DSP内置16路的模数转换器模块，系统通过使用控制器对电池（512节）电压电流采样，每个部分占用两路的A / D采样通道。因为信号传输距离长，加上一些干涉等，采用电压传输将会影响设备测量精度。本系统的采样信号采用V / I，I / V转换信号方法传输。

2.4.分控制器

接受主控制器的命令和对电池的检测点进行独立的控制是分控制器主要任务。（其中包括电流的大小、充电和放电状态、开关量等）。

2.5.组件

电池夹、功率板、恒流源等组成。

3.锂电池检测系统的硬件设计

我们设计了采集电路根据整个系统结构框图。数据采集是计算机应用系统中普遍存在的。在电池测试采集系统中，一个非常重要的环节是对电压电流的采集，系统的检测精度和灵敏度受它的采样精度直接影响。主控制器选择DSP控制器自带A/D。系统采样信号以电压电流转换的方式传输，电压信号转换成电流信号传输，进入DSP采样通道之后把电流信号转换成电压信号，在传输过程中产生的干扰问题已经被有效地避免。确保测量精度。组件的数据采集结构图如图2。

.4.锂电池应用系统的软件设计

软件采用模块化的设计方法，该系统的主程序主要包括：初始化程序、中断服务程序、通信程序、数据采集程序、充放电控制程序、控制算法程序、显示程序等组成，主控制器程序流程图如下图7所示。在系统的运行过程当中，根据用户设定的参数与实时检测的数据比较看是否停止对电池充放电。

5.结论

本文就锂电池的综合测试系统进行了系统的总体设计，完成了主控制器的程序流程。再设计的过程中，充分考虑了锂电池厂家的需求，大规模的检测能力及自动化等因素，为锂电池综合测试系统的研究提供了参考。

参考文献

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