锂离子电池电化学参数测试仪

收稿日期：2006-03

作者简介：黎步银（1966—），男，教授，主要从事仪器仪表等方面的研究。

锂离子电池电化学参数测试仪

黎步银，谢京州，苏乐雨，韩颖姝

（华中科技大学电子科学与技术系，湖北武汉430074）

摘要：介绍一种以单片机为控制核心的锂离子电池测试仪的设计思想、实现的功能、硬件电路的设计和测试软件的设计。

关键词：锂离子电池；单片机；测试仪

中图分类号：TM930 文献标识码：B 文章编号：1006-2394（2006）03-0020-03

Tester for Electrochemistry Parameter of Lithium-ion Battery

LI Bu-yin ，XIE Jing-zhou ，SU Le-yu ，HAN Ying-shu

（Dept.of Electronic Science and Technology ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，China ）

Abstract ：The lithium-ion battery tester using single chip microcomputer as a controlling core has been introduced on design ideas ，functions and designs of hardware circuit and testing software as well.

Key words ：lithium-ion battery ；single chip microcomputer ；tester

1 设计思想

在研究开发锂离子电池的过程中，为了检测新制

作的锂离子电池是否达到设计指标，需要对电池样品

进行容量、充放电特性和循环寿命测试。该测试系统

的主要设计思想是以一定规律变化的外加电压给被测

电池充电，同时记录流过电池的电流，根据测试结果分

析是否达到设计目的。为了满足不同的测试目的，设

计了两种测试方式，即周期伏安法和恒电流定电压法

测试。周期伏安法是在锂离子电池研究过程中一种常

用的测试方法，主要用来确定锂离子电池材料的电化

学活泼性，分析在充放电过程中电池内部所发生的氧

化还原反应，外加电压的变化规律如图1所示，

U H 、U L 分别为加在被测电池两端的最高和最低电压。恒电流

定电压法主要用来测试电池的容量、充放电特性和循

环寿命特性，是锂离子电池检测的一个必不可少的环

节，充电过程中外加电压和电流的变化规律如图2所

示，T 1时刻以前以电流I 1进行恒电流充电，电池端电

压从U 1增加到U 2，在时刻T 1至T 2之间以定电压U 2

充电，电流从I 1下降到I 2

。

数字量，模拟SPI 接口，控制D /A 转换器的转换时序，给被测试电池提供一个稳定的充电电压和充放电电流。

（4）响应内部定时器中断，对各个执行部分直接控制。全局控制整个系统的测试时序。

软件部分采用模块化程序设计，测试过程通过调用不同的测试模块来完成测试。恒电流定电压法测试中AT89C51的程序流程图如图4所示。

4 结束语

系统采用单片机实现了对锂离子电池电化学参数测试的直接控制，提高了测试的稳定性和安全性，可以根据测试需要方便地设置测试参数，并对测试结果进行数据处理，完成多种测试功能，提高了测试效率。参考文献：

［1］吴宇平，等.锂离子二次电池［M ］.化学工业出版社，2002.

234-239.

［2］A.H.Anbuky ，P.E.Pascoe.Battery capacity measurement

［P ］.Patent NO.WO075678A1，2000-12-14.

INC 、U /D 、CS 控制LED 发光管的亮度。5个

灯共需15个I /O 。

89C51（2）上的资源如异步串行口、I /O 、定时器等还没用，可作为系统功能扩展用。

灯组亮度控制的等级：主-从MCU 的并行通信线只有三个数据位及一位用于握手的I /O 。故将灯组显示亮度定为8个等级，通过主机最终将等级命令传送到从机89C51（2）。TB62706到X9313之间的电阻

R W ，

其值选择为：在数字电位器短路时，62706恒流输出为20mA ，这是灯组的最大亮度等级。当需降低灯组亮度值，数字电位器X9313每增加4个滑动位（相当于增加数字电位器总阻值的1/8），灯组亮度降低一级。8个等级正好将X9313的滑动位用满。

应注意的是：R EXT -I OUT 的关系为：I OUT =（1.26/R EXT

（Ω））×14.7。R EXT -I OUT 不成线性关系，而且人对LED 管亮度的感觉也不与流过LED 管的电流成正比，所以在最亮与最暗之间多分几级，有助于在实际应用中选择。

2 小结总线型智能交通信号灯组自开发成功至今已有二年多的时间，试运行，表现良好，性能令人满意。参考文献：［1］TB62706BN ，TB62706BF 16BIT SHIFT REGISTER ，LATCH-ES &CONSTANT CURRENT DRIVERS ［Z ］.TOSHIBA ，1999-02-16.［2］X9313非易失性数控电位器数据手册［Z ］.P&S 武汉力源电子股份有限公司，1998.［3］阳宪惠.现场总线技术及其应用［M ］.北京：清华大学出版社，1999.［4］马莉.Lon 网络开发技术［M ］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.［5］杨育红，涂敏，李滨.Lon 网络程序设计［M ］.西安：西安电子科技大学出版社，2001.［6］凌志浩.从神经元芯片到控制网络［M ］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.（许雪军编发================================================

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