低功耗鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計

為了滿足微功耗面應(yīng)用，提高安全功能，提出了超低功耗鋰離子電池處理系統(tǒng)的規(guī)劃方法。本方法選擇雙向高端微電流檢測電路，結(jié)合開路電壓和電荷積分算法完成電量檢測。選擇紐扣電池代替DC/DC降壓電路，降低最大功耗。該系統(tǒng)具有基極保護、剩余功率檢測、缺陷記錄等功能。鋰離子電池處理系統(tǒng)在表面表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和可靠性，工作電流均勻僅為145A。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器儀表的應(yīng)用范圍不斷擴大，電池電源已成為重要的選擇。電池處理系統(tǒng)是電池安全運行的有力保證。目前的電池處理系統(tǒng)大多計劃使用大容量電池組和較短的電池壽命。這種處理系統(tǒng)所服務(wù)的器件功耗高，電池周期短，處理系統(tǒng)本身的功耗不低，不適合在低功耗的表面應(yīng)用。在氣體的遠程監(jiān)測表面，均勻系統(tǒng)的電流只有幾毫安，要在低溫下持續(xù)工作6個月以上。為了滿足本項目的應(yīng)用，本文介紹了一種低溫智能鋰離子電池處理系統(tǒng)的規(guī)劃方法。具有底座保護、電量測量、充電平衡、缺陷記錄等功能。實驗表明，該系統(tǒng)功能完善，滿足規(guī)劃要求。

1.系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

低溫鋰離子電池處理系統(tǒng)重要由基極保護電路、電量計、平衡電路和二次保護組成，如圖1所示。

圖1低溫鋰離子電池處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)低功耗的考慮，在規(guī)劃中選擇了很多低功耗的器件，如MSP430FG439低功耗單片機作為處理器。參考電壓為REF3325，功耗極低，僅3.9db;運放使用LT1495，工作電流僅1.5a;數(shù)字電位器采用AD5165，靜態(tài)電流低至50nA。在間歇式運行電路中加入功率處理電路，運行電流大，降低了能耗。

低溫電池組的附加電壓為14.8v，由4個電池串聯(lián)而成，每個電池包含8個單體電池。正常工作電壓2.5v~4.2v。每個采集周期采集每組電池的電壓，處理器根據(jù)電壓對保護實現(xiàn)電路進行指令，并執(zhí)行相應(yīng)的保護動作。均衡電路的末端是一個單片微型計算機和一個晶體管，而不是一個專用的均衡芯片。系統(tǒng)記錄存儲裝置中電壓、電流、溫度、電池壽命、剩余電量等異常信息的最大值。處理器供應(yīng)TTL通信接口，現(xiàn)場計算機通過TTLRS232轉(zhuǎn)換模塊讀取存儲設(shè)備中的日志。為了防止充電過程中單片機崩潰，保護失效。新增二次保護電路。若電壓超過預(yù)置值，則啟動二次保護電路對三端熔斷器進行熔斷，防止事故的發(fā)生。

2.硬件規(guī)劃

2.1保護實現(xiàn)電路

保護執(zhí)行電路是保護動作的執(zhí)行機構(gòu)，CH是充電控制開關(guān)，DISCH是放電控制開關(guān)。通過控制CH和DISCH可以實現(xiàn)相應(yīng)的保護動作，如圖2電路圖所示。

保護電路實現(xiàn)

圖2保護實現(xiàn)電路

CH和DISCH在正常運行時被設(shè)置為低電平，當(dāng)M1和M2同時打開時。當(dāng)放電過流或過放電發(fā)生時，DISCH設(shè)置為高電平。此時，Q2斷開，通過Q3靈敏地放電M2柵電容的電荷，使M2瞬間閉合，保護結(jié)束。當(dāng)有充電流時，可將CH調(diào)至高電平，關(guān)閉M1。電路的MOSFET選擇IRF4310,MOSFET的導(dǎo)通電阻是只有7k,流可以高達140。