串联电池组单体电池电压检测技术
1. 5 风扇及加热控制电路
对于电池的散热问题,设计了风扇控制电路,通过对测量到的电池温度值进行判断,决定风扇的开启或关闭。当温度过高时,单片机将发出信号开启风扇。
电路如图6 所示,FAN 为低电平时,晶体管9014 不导通,此时继电器无动作; 当FAN 为高电平时,晶体管9014 导通,使得继电器触点吸合,风扇在24 V 电源电压的供电下开始工作。
图6 风扇控制电路
对于应用环境复杂的串联锂离子电池组,除了要考虑温度过高的情况,还要考虑温度过低的情况。因为电池在温度过低的环境下运行时,会使锂离子活性变差,嵌入和脱出能力下降,容易在石墨晶体表面沉积,形成锂金属。形成的锂金属会与电解液发生不可逆的反应。
如果锂离子电池长期在低温下工作,则将使电池的容量下降明显。因此根据需要设计了加热器控制电路,原理如风扇控制电路。
2 监测系统的性能
实测证明,使用INA117、16 选1 模拟开关MUX16、MAX1272、51 单片机和DS18B20 的串联锂离子电池组监测系统监测16 节3. 7 V 锂离子电池,电压的测量误差完全在10 mV 以内。温度方面,由于DS18B20 精度较高,温度误差在1 ℃以内。电压和温度的测量均达到要求,系统运行可靠。当串联锂离子电池组任何一节电池电压< 2. 2 V 时,单片机调用轻度报警程序进行声光报警,并通报存在问题的电池。
当串联锂离子电池组任何一节电池电压> 5 V 时,单片机调用严重报警程序进行声光报警。如果温度值超出预设温度值的容许范围,串联锂离子电池组监测系统进行声光报警。风扇和加热控制电路均能根据设定温度正常启动控制电路。当温度低于5 ℃时,启动加热控制电路; 温度高于50 ℃时,启动风扇控制电路。
3 结束语
串联锂离子电池组检测系统,采用高共模抑制比差分运放INA117 解决了共地问题,监测电压误差正负10 mV,如要进一步提高检测精度,可以选用高位A/D转换器。检测时,锂离子电池是串联接在检测模块上的,要保证接线正确。根据实际应用,可把几个检测系统串接起来检测更多的串联锂离子电池组,但要确保共模电压不超过INA117 的最大保护共模电压范围。