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Tecnología y esquema de alimentación batería de Ion de litio, sistema de monitoreo
- Aug 09, 2018 -

Las baterías de iones de litio con alto voltaje, alta capacidad, vida de ciclo larga y buena seguridad tienen perspectivas amplias del uso en equipos electrónicos portátiles, vehículos eléctricos, tecnología espacial y la industria de defensa. Un paquete de baterías de iones de litio energía consisten en varias baterías de iones de litio conectadas en serie es actualmente el más utilizado. Puesto que el voltaje de cada celda es inconsistente, la batería en uso no permite una sobrecarga y overdischarging, y el rendimiento y la vida de la batería son afectadas grandemente por la temperatura. El paquete de batería de ion de litio de serie debe ser vigilado para asegurarse de ion de litio en uso. La batería tiene un buen estado, o la batería tiene inmediatamente una alarma en uso, y el sistema de administración de energía inmediatamente toma medidas de salvaguardia y recuerda el personal pertinente para revisar. El voltaje de la celda y la temperatura de la batería son los principales indicadores técnicos para distinguir si el paquete de baterías de iones de litio de serie funciona correctamente. Referencia [1] utiliza el método de muestreo directo para almacenar el voltaje de la celda a medirse en un no-condensador para la medición. El método tiene tiempo de reacción lenta, error grande y complicado control. La literatura [2] utiliza op amp y diafragma relé para medir el voltaje de la célula de la batería de serie. Este método requiere alta linealidad de optoacoplador, resultando en hardware alto costo. En la actualidad, la batería de litio serie sistema adoptando directamente el chip integrado es el favorito, pero el método tiene un número fijo de baterías de la serie, que conduce a desventajas como el inflexible aplicación y hardware alto costo. En este trabajo, se desarrolla una batería de ion de litio de la energía sistema de vigilancia para monitorear el voltaje de la célula de la batería de iones de litio de serie y la temperatura de la batería. Cuando el voltaje de la celda se desvía del intervalo especificado, el sistema de control inicia el programa de alarma alarma de sonido, luz; Cuando la temperatura del paquete de batería se desvía del intervalo especificado, el sistema de vigilancia activa el circuito de control ventilador o calefacción y almacena los datos relevantes para asegurar que el paquete de baterías esté funcionando correctamente. Todo el sistema de monitoreo cuenta con componentes de medición continua, economía simple, alta precisión y alta confiabilidad.

1 tecnología y soluciones

1. estructura del sistema 1

La batería de ion de litio de serie sistema de vigilancia incluye un módulo de control del núcleo del 51 serie solo chip microordenador, un módulo de adquisición de estado de litio ion batería, un módulo de acondicionamiento de señal, un módulo de sistema de alarma y el proceso y el monitoreo sistema puede formar un sistema de control distribuido a través de la interfaz RS485 y el PC. Dan cuenta de una PC para monitorear múltiples paquetes de baterías de la serie. El diagrama de bloques del sistema se muestra en la figura 1.

El módulo de adquisición de estado incluye recolección de parámetros como el voltaje de la batería solo y la temperatura de la batería y luego procesando la señal a medir, muestreo por el convertidor A/D y transmitir los datos a la sola viruta para los datos de procesamiento y la transmisión de los datos válidos para el local a través del puerto serial. La PC puede monitorear el estado de la batería mediante el análisis de los datos de estado y proceso puntual el Estado inseguro para asegurar la confiabilidad de su trabajo.

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1. 2 problemas comunes de baterías de iones de litio de serie

Hay muchos métodos para la medición de voltaje de baterías de iones de litio de serie. El método más simple es el método de medición de división de tensión resistencia. La desventaja de este método es que el error deriva de resistores de gran resistencia y la corriente de fuga resistencia conducen a la exactitud de la medida bajo y afectan la consistencia de la batería. . Otro método común es utilizar un amplificador operacional aislado para cada celda, pero es voluminoso y caro, conveniente para aplicaciones donde la precisión de la medición es alta y salida actual y costos no se consideran. El diseño utiliza INA117 de Texas Instruments para resolver el problema común de paquetes de baterías de iones de litio de la serie [3]. La distorsión de la INA117 es de 0,001%; la relación analógica común es de 86 dB mínimo y el rango de voltaje de entrada de modo común es de ± 200 V, apto para la medición de alta precisión.

El INA117 tiene tres resistencias de kΩ 380, kΩ 20 y 21. 1 kΩ, por lo que el circuito externo elimina los resistores de la precisión y reduce la complejidad de sistema y error causada por los resistores de la precisión. La figura 2 muestra la conexión de la salida de INA117 a la tensión de la batería 1. La tensión entre el pin 6 y pin 1 es la diferencia del voltaje a través de las dos células.

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El sistema de detección utiliza 16 INA117s para seleccionar las tensiones de los elementos de las baterías de iones de litio de 16 células. Si su 1 pin está conectado a la tierra misma, 16 INA117s puede tener la misma masa de señal y las muestras del convertidor A/d. Se selecciona la ubicación total en el cruce de la batería 9 positivo y negativo de la batería 8.

La tensión máxima de cada batería de iones de litio es 5 V, en la figura 3. El potencial entrado del pin 3 de la primera INA117 es hasta 40 V. Del mismo modo, el voltaje de entrada del pin 2 de la INA117 16 es menos - 40 V. Los voltajes de salida de la INA117 de 1 a 8 son positivos, y la tensión de salida de la INA117 de 9 a 16 es negativa, por lo que la selección de interruptor analógico y el convertidor A/d requiere entrada de voltajes positivos y negativos. Selección múltiple un conmutador analógico selecciona MUX16, que es 16-seleccione 1 voltaje positivo y negativo análogo interruptor de entrada, así que pila de 16 sólo necesita 1 MUX16. Sin embargo, debido al limitada puerto IO del microcontrolador, el artículo utiliza un 74LS154 para ampliar el puerto de IO, usando sólo el microordenador monopastilla. Cuatro puertos IO pueden controlar MUX16 a estroboscópico individualmente una batería de Li-Ion de unicelular para muestreo de voltaje.

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1.3 / D convertidor

Monitoreo de la batería no requiere muestreo el voltaje de cada batería a una velocidad de muestreo muy alta. El muestreo de voltajes de batería 16 comparte un convertidor A/D [4]. El voltaje medido de cada batería de entrada está conectado con el convertidor A/D por un conmutador analógico MUX16 de selección múltiple. Según las actualización ciclo y tensión requisitos de tensión de la batería, el error de valor de conversión de tensión transmitido por el convertidor A/D para el MCU es a 10 mV. Seleccione Maxim MAX1272.

El MAX1272 es un convertidor de serie a analógica de 12 bits de rango de entrada seleccionable por software, a prueba de fallos que utiliza protocolo de comunicación de tres hilos SPI + fuente de 5 V, rango de voltaje de entrada analógica 0 ~ 10 V, 0 ~ 5 V, ± 10 V, ± 5 V. interna con + 4. 096 V Voltaje de referencia. Cuando se usa el interno + 4. 096 voltaje de referencia V, la salida digital correspondiente a la tensión analógica de entrada ideal se muestra en la tabla 1.

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