锂电池管理系统的研究与实现 — 锂电池管理系统的硬件实现

时间:2013-04-25来源:网络
流充电和恒压充电三个阶段进行自动充电。

1.初始化

虽然初始化阶段并未开始对电池充电,但却是整个充电过程很重要的一步。智能能源管理模块在此阶段对自身进行初始化和自检,以确定自身是否工作正常,同时检测充电条件是否符合充电要求:

(1)外接充电电源极性是否正确;

(2)外接充电电压是否在规定范围内;

(3)当时温度是否在允许范围内;

(4)锂离子电池端电压(各单体)是否在允许的最低充电电压以上;

(5)锂离子电池端电压(各单元)是否高于过充电检测电压;

2.预充

预充电不是每次都要进行,其目的是当电池过度放电、存放时间太长或电池已经损坏,电池端电压已经低于锂离子电池允许的最低充电压以下时,必须以小的电流(约为正常充电电流的1/10)进行预充,使锂离子电池端电压上升到最低允许充电电压以上,才能转为下一个充电程序——恒流充电。

预充原理是电源适配器通过MCU控制向电池施加一个比较小的充电电流(约为正常充电电流的1/10),使得低于允许的最低充电压以下的电池在固定的时间内达到最低允许充电电压值,避免将深度放电的电池认为是不可充的电池。

如图3-8所示,本模块的预充是电源适配器通过预充开关管S1、电阻R4、S3向电池预充的,这时MCU通过程序控制放电开关管S3全导通,预充开关管S1做间歇式导通,采用较短的导通时间及间隔较长的关断时间(等效平均电流较小)向电池预充,直至电池的端电压上升到锂离子电池允许的最低充电电压(2.5——2.7V之间,与温度有关),然后进人下一充电阶段——恒流充电;若长时间预充电池端电压都不能到达最低允许充电电压,则说明电池已损坏,程序进人充电禁止状态。

锂电池管理系统的研究与实现 — 锂电池管理系统的硬件实现

3.恒流充电

本电池管理系统对锂电池恒流充电要求外置充电电源是恒流的,其恒流值应小于锂离子电池的最大允许充电电流,本系统定为0.3 C.MCU通过程序控制充电开关管S2、放电开关管S3全导通,电源适配器通过充电开关管S2、放电开关管S3向电池组恒流充电。电池电压将缓慢上升,一般充电时间为2—3小时,这时电池电量达到了满电量的70%——80%.当单个电池单元电压达到所设定的终止电压时,恒流充电终止,充电电流快速递减,充电进入保持充电过程。

4.保持充电

本电池管理系统在保持充电阶段采用脉冲充电方式,在这一阶段中,脉冲充电方式以与恒流充电阶段相同的电流值间歇性的对电池进行恒流充电一段固定的时间t,然后关闭充电回路。由于充电电流的存在,电池电压将继续上升超过充电终止电压,在充电回路被切断后,电池电压又会慢慢下降。当电池电压恢复到充电终止电压时,重新打开充电回路,仍然对电池以恒流电流值进行充电,而后又关闭充电回路等待电池电压的下降。在脉冲充电电流的作用下,电池会被逐渐充满,电池端电压下降的速度也逐渐减慢。这一过程一直持续到电池电压恢复时间达到某个预设的值为止,可以认为电池己接近充满。

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关键词: 锂电池 硬件实现

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