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    低功耗锂离子电池管理系统的设计

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      大神

        为了满足微功耗面应用,提高安全功能,提出了超低功耗锂离子电池处理系统的规划方法。本方法选择双向高端微电流检测电路,结合开路电压和电荷积分算法完成电量检测。选择纽扣电池代替DC/DC降压电路,降低最大功耗。该系统具有基极保护、剩余功率检测、缺陷记录等功能。锂离子电池处理系统在表面表现出良好的稳定性和可靠性,工作电流均匀仅为145A。

        随着电子技术的飞速发展,仪器仪表的应用范围不断扩大,电池电源已成为重要的选择。电池处理系统是电池安全运行的有力保证。目前的电池处理系统大多计划使用大容量电池组和较短的电池寿命。这种处理系统所服务的器件功耗高,电池周期短,处理系统本身的功耗不低,不适合在低功耗的表面应用。在气体的远程监测表面,均匀系统的电流只有几毫安,要在低温下持续工作6个月以上。为了满足本项目的应用,本文介绍了一种低温智能锂离子电池处理系统的规划方法。具有底座保护、电量测量、充电平衡、缺陷记录等功能。实验表明,该系统功能完善,满足规划要求。

        1.系统的整体结构

        低温锂离子电池处理系统重要由基极保护电路、电量计、平衡电路和二次保护组成,如图1所示。

        图1低温锂离子电池处理系统结构

        根据低功耗的考虑,在规划中选择了很多低功耗的器件,如MSP430FG439低功耗单片机作为处理器。参考电压为REF3325,功耗极低,仅3.9db;运放使用LT1495,工作电流仅1.5a;数字电位器采用AD5165,静态电流低至50nA。在间歇式运行电路中加入功率处理电路,运行电流大,降低了能耗。

        低温电池组的附加电压为14.8v,由4个电池串联而成,每个电池包含8个单体电池。正常工作电压2.5v~4.2v。每个采集周期采集每组电池的电压,处理器根据电压对保护实现电路进行指令,并执行相应的保护动作。均衡电路的末端是一个单片微型计算机和一个晶体管,而不是一个专用的均衡芯片。系统记录存储装置中电压、电流、温度、电池寿命、剩余电量等异常信息的最大值。处理器供应TTL通信接口,现场计算机通过TTLRS232转换模块读取存储设备中的日志。为了防止充电过程中单片机崩溃,保护失效。新增二次保护电路。若电压超过预置值,则启动二次保护电路对三端熔断器进行熔断,防止事故的发生。

        2.硬件规划

        2.1保护实现电路

        保护执行电路是保护动作的执行机构,CH是充电控制开关,DISCH是放电控制开关。通过控制CH和DISCH可以实现相应的保护动作,如图2电路图所示。

        保护电路实现

        图2保护实现电路

        CH和DISCH在正常运行时被设置为低电平,当M1和M2同时打开时。当放电过流或过放电发生时,DISCH设置为高电平。此时,Q2断开,通过Q3灵敏地放电M2栅电容的电荷,使M2瞬间闭合,保护结束。当有充电流时,可将CH调至高电平,关闭M1。电路的MOSFET选择IRF4310,MOSFET的导通电阻是只有7k,流可以高达140。

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