Un nuevo tipo de sistema de gestión sobre la batería de iones de litio

Con el desarrollo de la sociedad, las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en la producción y la vida. La aplicación y gestión de baterías se ha convertido en una tecnología clave para el desarrollo de diversos equipos. Basado en el estudio de la tecnología de baterías de iones de litio, se diseña un nuevo tipo de sistema de gestión de baterías de iones de litio y se introduce el método de realización. El diseño y la implementación del sistema de gestión de la batería de litio están diseñados en una estructura distribuida, que incluye la estimación de energía, la carga y descarga de la batería, el equilibrio entre las funciones individuales de la batería y otros módulos de medición locales. Se analiza en detalle el diseño de hardware del módulo de realización.

Desde el cambio de siglo, la producción e investigación de baterías de litio obtuvieron un gran avance, porque tiene muchas buenas ventajas, como voltaje de descarga estable, baja tasa de autodescarga, amplio rango de temperatura de trabajo, sin efecto de memoria, larga vida de almacenamiento. , peso ligero, tamaño pequeño y otras características, ha reemplazado gradualmente la batería tradicional de níquel-cadmio y la batería de plomo-ácido, en el campo de la producción social y la vida útil de la aplicación es cada vez más amplia, en la batería de energía de corriente principal. Porque en el interior de la batería de litio, la reacción química es muy compleja, mientras que las personas perfeccionan constantemente el rendimiento de la batería, también se utiliza en la gestión de la tecnología de la batería y la investigación continua, para aumentar la vida útil de la batería, mejorar la eficiencia de la batería, el rendimiento de la batería más terrestre.

El sistema de gestión de la batería (sistema de gestión de la batería, BMS), que involucra la tecnología de microcomputadora y la tecnología de detección, implementa el monitoreo dinámico del estado de funcionamiento de la unidad de batería y el paquete de batería, puede calcular con precisión la energía restante de la batería, para la protección de carga y descarga de la batería, en su mejor condición de trabajo, reducir el costo de funcionamiento, mejorar la vida útil.Combina los logros avanzados del hogar y en el extranjero, este documento diseña y realiza un nuevo tipo de sistema de gestión de batería de litio.El sistema de gestión adopta una estructura modular, el diseño del distribuido, la estructura de control de un sistema contiene 2 niveles del módulo de medición local y el módulo de procesamiento central.Entre ellos, la función del módulo de procesamiento central es principalmente utilizar la implementación de la interfaz RS232 y la comunicación de la máquina superior, para formar la red de bus CAN y módulo de medición local conectado; Las funciones principales del módulo de medición local como adquisición de datos encendido (principalmente para la adquisición de datos de temperatura, corriente y voltaje), control de carga y descarga, medición de electricidad, ecualización de una sola batería y uso de la tecnología de bus CAN y la comunicación del módulo de procesamiento central, etc.

1 diseño de hardware del sistema de gestión

Diseño del sistema de gestión de la batería, este papel se utiliza principalmente en vehículos eléctricos y algunos equipos subacuáticos, por lo que el diseño del sistema tiene una estructura razonable, tecnología avanzada, capacidad escalar fuerte; Los diversos parámetros de la precisión del sistema es mayor.Por lo tanto, este diseño de batería sistema de gestión, para lograr las siguientes funciones:

1) información de la batería de adquisición en tiempo real, contiene el voltaje de la batería, el voltaje de una sola batería, los parámetros de carga y descarga, como la corriente y la temperatura;

2) medición y visualización de la energía restante;

3) PUEDE proporcionar interfaz de transmisión de datos, parte completa, bus CAN y comunicación con PC;

4) buena función de interacción humano-computadora, sistema seguro, confiable, fuerte anti-jamming.

El diagrama de bloques del sistema de gestión de la batería se muestra en la figura 1.

Una especie de nuevo tipo de esquema de implementación y diseño de sistemas de gestión de baterías de litio

PUEDE ver en la figura 1, el sistema de gestión de la batería de litio incluye 2 niveles de estructura de control, respectivamente es el módulo de procesamiento central (Unidad de control eléctrico central CECU), el módulo de medición local (Unidad de control eléctrico local, LECU), el módulo de procesamiento central y el El módulo de medición local se implementa en forma de conexión de comunicación de bus CAN. La estructura del sistema de gestión de la batería se muestra en la figura 2, en la figura 2, la función principal del módulo de medición local es la carga de la batería, los módulos son: módulo de recopilación de datos (en cuanto a la adquisición de datos de corriente, voltaje, temperatura), el módulo de equilibrio, el módulo de carga, módulo de medición de potencia, etc .; El módulo de procesamiento central es principalmente para la gestión del módulo de medición local, utilizando el modo de comunicación CAN bus, para controlar el envío de información y recibir información sobre el estado de la batería. Este artículo solo se presenta para algunos de los módulos clave.

Una especie de nuevo tipo de esquema de implementación y diseño de sistemas de gestión de baterías de litio

2 el diseño de hardware del módulo de medición local

Módulo de adquisición de voltaje 2.1

Voltaje único de la batería, como la implementación del cálculo de la energía restante de la batería, la elección del modo de carga y descarga, y uno de los principales para la evaluación del estado de funcionamiento, por lo que para monitorear el estado de la batería, es tener un método razonable de batería única medición de voltaje. Números porque las baterías en el paquete de baterías, sin embargo, el voltaje total es mayor, la precisión de la medición es alta, por lo que la dificultad de implementación de la medición de potencia es mayor. El principio de funcionamiento del programa de monitoreo de voltaje es: el primer paso, control MCU del interruptor de múltiples canales Kn - 1, Kn - 2 (n) entre 1 a 7, la sincronización de la capacitancia y termina con el acoplamiento del implemento de la celda unitaria correspondiente, inicio carga del condensador, lograr el objetivo del voltaje del condensador y el voltaje de la batería de la celda es el mismo; El segundo paso, el MCU controla el interruptor de canal múltiple Kn - 1, Kn - 2 para desconectar y cerrar el interruptor K1 y K2, desde el módulo A / D de un solo chip implementar medidas. En el momento de la medición, en función de la prevención causada por el voltaje inestable de la batería para afectar el resultado de la consideración, módulo de la medición promedio mediante la selección de varios métodos. La solución se puede utilizar fácilmente como unidad A / D interna de microprocesador, no un módulo A / D adicional, mejora la eficiencia del diseño, ahorra el costo. En el circuito real, generalmente se puede usar el relé para realizar un interruptor analógico.

2.2 módulo de adquisición de corriente

Para medir el proceso de carga y descarga de corriente dinámica, en este documento, utilizando el sensor de corriente LEM LTSR25 - NP de la empresa LEM. Este elemento se basa en el efecto Hall con sensor de corriente multirracial de bucle cerrado compensador, a través del voltaje de polaridad única de la fuente de alimentación en forma de buena precisión de medición, sin pérdida de inserción, buena linealidad, la capacidad de sobrecarga de corriente es mejor. Por debajo de 25 grados Celsius, su precisión de medición puede alcanzar + / - 0.2%. La corriente nominal es 25, la corriente medible más grande es 80 a, puede cumplir con los requisitos de diseño del sistema. El sensor de corriente para poder cargar y descargar la corriente en una señal de voltaje de 0 a 5 v, y luego acceder a la unidad A / D del microordenador de un solo chip, se puede medir la corriente de carga y descarga.

2.3 módulo de adquisición de temperatura

Módulo de adquisición de temperatura a través de empresas de semiconductores de Dallas se encuentran en los Estados Unidos DS620 sensor de temperatura digital inteligente programable. Su chip contiene registros, convertidor A / D y el circuito de interfaz, puede la señal digital directamente a la salida. Su circuito de interfaz y MCU es simple, la distancia de transmisión larga y la función de control es buena, el resto del mundo tiene una fuerte capacidad antiinterferente, especialmente adecuada para el sistema de medición de micro temperatura de bajo consumo de energía. El sensor de temperatura digital DS620, puede proporcionar la medición de temperatura de bajo voltaje de 1,7 a 3,5 v, en 0 a 70 grados Celsius, la precisión de la medición puede ser de hasta + / - 0,5 grados Celsius, el sensor puede funcionar con un alcance de menos 55 a 125 grados Celsius por encima del punto de congelación. Se puede usar en un sistema de detección distribuido para conexión de múltiples puntos, y un bus se puede conectar al mismo tiempo, ocho DS620 funcionan al mismo tiempo, según la interfaz SPCE061A IOA2 e IOA3, el bus I2C analógico y la comunicación DS620.

2.4 módulo de equilibrio

Implementación de la conexión en cascada de la carga de la batería, debido al paquete de batería, las diferencias de las propiedades químicas, una batería completa si alguna unidad, pero alguna batería de celda no se cargó, eso sucederá si la unidad de carga de la batería está completamente cargada produce un fenómeno, será una gran influencia en la batería. Por el contrario, si la batería no es suficiente electricidad durante mucho tiempo y puede aumentar la resistencia, reducir la capacidad de la batería, el plomo en la batería es fácil de dañar. Alguna solución en el proceso de carga de la batería y el problema de carga es una de las formas más efectivas, es la implementación de la ecualización cargando la batería, deje que toda la batería pueda alcanzar el mismo estado. El sistema de gestión de la batería adoptado por la solución de equilibrio, que adopta DC / DC reversible bidireccional, el principio del método de equilibrio dinámico, a través de la fuente de alimentación conmutada DC / DC, de acuerdo con el valor de voltaje detectado en el proceso de carga y descarga de cada Las celdas individuales de la sección única deben cargar la carga de la batería, equilibrio dinámico con la energía de la batería para la carga de compensación adicional de las baterías. Fuente de alimentación conmutada DC / DC utilizando la estrella del chip DOM - 24 d15s5, su voltaje de entrada está entre 18 y 36 v, voltaje de salida entre 4,6 y 5,5 v.

2.5 módulo de carga

En la actualidad, la mayor parte de la curva de carga para la combinación de voltaje constante y curva de carga de corriente constante. batería de litio en la carga tardía, basada en consideraciones de garantizar la seguridad de la batería, la batería debe adoptar la forma de carga de voltaje constante. El método general de carga del proceso de carga de la batería se divide en tres partes, a saber: carga temprana, corriente constante y voltaje constante, su principio y proceso de control es simple, en las primeras etapas de carga, carga rápida, alta eficiencia de carga. Sin embargo, la forma de carga del calor es muy grande.Para resolver este problema, este artículo a través de la carga temprana y la carga de voltaje constante en la carga intermitente, la forma de carga de corriente constante de carga, el control de límite de corriente del adaptador de corriente. El diagrama de secuencia de carga intermitente se muestra en la figura 3.

Una especie de nuevo tipo de esquema de implementación y diseño de sistemas de gestión de baterías de litio

El paquete de baterías de iones de litio se recarga, si hay un sistema de administración de baterías, la instalación de la batería debe ser externa y su combinación de adaptador de corriente de tipo limitador de corriente de voltaje constante. El cálculo del valor de presión constante U expresión es: U = 4.2 * N + pérdida de voltaje; En el tipo de N se dice la sección de la batería, y la pérdida de voltaje se obtiene a través de experimentos. En este sistema, el uso de la batería de iones de litio es del tipo Shenzhen Thunder TS - LCP50AHA, el tipo de valor límite de corriente de la batería del Ic está entre 0 y 0.5 C, C dijo la capacidad de la batería. En informática, tome la mejor corriente de carga TS - LCP50AHA batería 0.3 C. La batería recargada antes, primero debe implementar la inicialización del sistema, y luego la carga anticipada, carga de corriente constante y voltaje constante, cargando los tres pasos para la carga de la batería.

3 conclusión

En resumen, este documento diseña y realiza un nuevo tipo de sistema de gestión de baterías de iones de litio, presenta en detalle el diseño del hardware del sistema y el diseño de cada módulo de función. En el proceso de prueba, el funcionamiento de este sistema es normal, los indicadores técnicos, incluida la medición de voltaje de una sola batería, la corriente total, el voltaje total y la medición de temperatura, cumplen con los requisitos, por lo que el sistema tiene buena confiabilidad y viabilidad.

La página contiene el contenido de la traducción automática.