一种锂电池功率特性的测量装置的制作方法

本实用新型涉及锂电池测量的技术领域，应用于各种锂电池的现场运行、维修质检、拆解回收和利用过程的锂电池功率特性的测试评估。

背景技术：
：

目前，随着不可再生能源的减少，以及各种电子设备的快速发展，对能源的要求越来越高，锂电池由于生产成本低、能量密度高、重量轻、寿命长、安全好等性能而被广泛应用，对电池的需求量越来越大，对电池的性能要求越来越高。锂电池在使用一段时间后，性能都会发生变化，因此锂电池功率特性的测量就显得非常重要了。目前，在电动汽车、电动工具等领域锂电池的应用都是多个电池构成电池系统进行工作。电池系统由多个电池模块组成，电池模块又由多个电池单体组成。因此电池的功率特性是描述锂电池性能的重要参数。总电流的测量相对电池端电压的测量要容易一些，目前主流的解决方案是通过各类传感器直接进行测量电流。对端电压的测量，目前有电阻分压法、浮动地技术、直接采样法、专用芯片测量等解决方案。这些测量方法存在测量精度低、电阻难匹配、成本造价高、漏电流等缺陷。本实用新型的目的就是可以快速准确的测量锂电池的功率特性，为判断锂电池的性能好坏以及回收和利用提供科学的测试数据。

技术实现要素：
：

本实用新型的目的是：提供一种锂电池功率特性的测量装置，它可以较短的时间内完成锂电池的功率特性测试，通过给定锂电池不同的激励信号，根据其接受的变化量不同来判断电池接收性能的好坏，测量精度高且成本造价低。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，由控制模块、电源模块、通讯模块、显示模块、存储模块和监测模块六部分构成。

本实用新型的工作原理框图如图1所示，对于一个需要测试功率特性的被测电池，给定的电流脉冲信号变化，被测电池的电压也将发生变化。将锂电池A作为系统辨识的对象， I1-I16是给定的脉冲电流值，U1-U32是测量得到的电压值，T是给定锂电池A在脉冲信号电流I下持续的时间， T1-T17是给定锂电池A电流脉冲信号的时刻，E1-E16是锂电池A电压值的变化量，P是表征锂电池A功率特性的值。

将测量装置电源模块处于给电状态，锂电池A与测量装置的监测模块相连接，监测模块监测锂电池A的电压。T1时刻给定锂电池A一个脉冲信号，持续时间长为T，T1+T时刻前一次采样锂电池A的电压值是U1；T2时刻(即T1+T时刻)更改脉冲信号的大小，持续时间为T，T2时刻采样锂电池A的电压值为U2，此时得到锂电池A在两个不同脉冲信号下的电压变化E1=U2-U1。再给定锂电池A不同的脉冲信号，持续时间为T，重复上述步骤，锂电池A的电压分别为U3-U36，此时得到锂电池A在两个不同脉冲信号下的电压变化值分别为E2-E16。根据得到的P值[（E1-E16）²+（E2-E15）²+（E3-E14）²+（E4-E13）²+（E5-E12）²+（E6-E11）²+（E7-E10）²+（E8-E9）²]^1/2趋近于零的程度来判断锂电池功率特性的好坏，测量过程结束。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，它包括控制模块1、电源模块2、通讯模块3、显示模块4、存储模块5、监测模块6几部分组成。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，电源模块2用于给整个测量装置提供电源，在芯片型号方面可以选择DC/DC模块HZD40-12D15、LNK304PN、LNK364PN、稳压电源模块TPS76933或者DC/DC模块LM2579等。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，通讯模块3用于将上位机中的指令语言传送到控制模块1中，考虑了CAN总线传输、以太网传输以及串口通讯的传输方式等。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，显示模块4用于显示采集到的数据值，形成对应的特性曲线，综合可以显示曲线这一特性，在选择方面，可以考虑台式机、笔记本电脑、LED液晶显示屏以及UM12864液晶显示模块等。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，存储模块5用于储存采集到的数据，在市面上常用的带有储存功能的芯片有AT24C02、CFM100、MC9S12UF32和NandFlash存储器K9F1208U0M等。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，监测模块6用于监测在给定脉冲信号下电压的值，作为整个测量装置的核心模块，可以采用LTC6803、LTC2943、DS2438、CS5460A、MCT002以及PMAC51X等。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，控制模块1采用型号为ARM9处理器S3C2440来实现。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，电源模块2采用DC/DC模块HZD40-12D15来实现，为整个测量装置提供电源。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，通讯模块3采用RS-232串口通讯来实现，用来传输上位机给的指令。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，进一步特征在于，通讯模块3同时可以将监测模块6采集到的数据传送到控制模块1，再由控制模块1传输给显示模块4。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，显示模块4采用笔记本电脑来实现，显示采集到的数据，并将数据以曲线的形式显示出来。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，存储模块5采用NandFlash存储器K9F1208U0M，存储监测模块6采集到的数据，以方便查历史记录。

本实用新型所述的锂电池功率特性的测量装置，其特征在于，监测模块6采用智能电压监视芯片LTC6803来实现，可以实时监测电池的电压值。

本实用新型的优点是：彻底改变了传统电池的功率测量需要较长时间、测量精度高且造价成本高，不仅提高了电池功率测量的速度和准确性，而且还可以根据功率特性判断电池的性能好坏。

附图说明：

图1：本实用新型的原理框图；

图2：本实用新型的锂电池A在放电和充电过程中的具体电流数据曲线图；

图3：本实用新型的锂电池A在放电和充电过程中的具体电压数据曲线图；

其中：I1-I16给定的脉冲电流， U1-U32锂电池A的响应电压， T1-T17为给定脉冲信号的时刻。

具体实施方式：

锂电池放电和充电过程中的功率特性，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

控制模块1采用型号为ARM9处理器S3C2440来实现。

电源模块2采用DC/DC模块HZD40-12D15来实现，为整个测量装置提供3.3V电压。

通讯模块3采用RS-232串口通讯来实现，用来传输上位机给的指令，同时通过控制模块1将监测模块6采集到的数据传送到控制模块1，再由控制模块1传输给显示模块4。

显示模块4采用笔记本电脑显示屏来实现，显示采集到的数据，并将数据以曲线的形式显示出来。

存储模块5采用NandFlash存储器K9F1208U0M来实现，存储监测模块6采集到的数据，以方便查历史记录。

监测模块6采用电压监视芯片LTC6803来实现，可以实时监测电池的电压值。

实施案例是采用ARM9处理器S3C2440实现锂电池功率特性的测量装置，DC/DC模块HZD40-12D15通电后，上位机将控制指令通过RS-232发送到ARM9处理器S3C2440中，给定锂电池A一个脉冲信号，持续时间为10s，为了使选取的数据更精确，选用在电流变化一瞬间时对应的电压值，即10秒时刻前一次电压采样的电压值U1为2.810V，数据在NandFlash存储器K9F1208U0M中储存,同时在笔记本电脑显示屏上可以看到放电和充电时的电流和电压分别形成的两条曲线如图2、图3所示。

更改脉冲信号的大小，持续时间为10s，10秒时刻的电压值U2为2.855V，笔记本电脑显示屏中对应的特性曲线发生变化，此时，电压的变化量E1为0.0458V。

再将锂电池A给以不同的脉冲信号，重复上述步骤得到电压的变化量0.0462V、0.0462V、0.0460V、0.0456V、0.0452V、0.0449V、0.0451V和0.0429V、0.0425V、0.0423V、0.0421V、0.0419V、0.0418V、0.0416V、0.0415V，同时在笔记本电脑显示屏上可以看到放电和充电时的电流和电压分别形成的两条曲线如图2、图3所示，此时，得到 [（E1-E16）²+（E2-E15）²+（E3-E14）²+（E4-E13）²+（E5-E12）²+（E6-E11）²+（E7-E10）²+（E8-E9）²]^1/2的值为0.010348，记为P。

得到P值趋近于0，可以判断锂电池A功率特性较好。

图2为锂电池A在放电和充电过程中电流的变化曲线，图3为锂电池A在放电和充电过程中电压的变化曲线。