锂电池充放电特性标定仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种锂电池充放电特性标定仪，属于锂电池测量领域。
【背景技术】
[0002] 与普通锂电池相比，磷酸铁锂电池具有电压高、过放能力强、循环寿命长、安全性 能好、自放电少、可快速充电等优点，磷酸铁锂电池被越来越多的运用到电动车辆、电动工 具、玩具、便携医疗设备、警示灯等各种移动设备中。
[0003] 为了保护移动设备、延长电池的使用寿命，通常需要建立电池管理系统对磷酸铁 锂电池进行管理。电池管理系统的建立需要准确估算电池的充放电特性，以建立合理的管 理系统。
[0004] 传统的电池充放电特性的标定主要是对荷电状态（SOC)的估算和电压-SOC曲线 的绘制。其中，SOC = Qc/QpQ。为电池的当前电量，为电池以恒定电流I放电时所具有的 最大荷电容量。
[0005] 估算电池SOC的方法主要是开路电压法和安时计量法。开路电压法是利用当前电 量与电池开路电压之间的对应关系，拟合出当前电量与开路电压的一组函数曲线，假设最 大荷电容量即是额定电量，在电池接入测量系统后测量电池开路电压，经函数运算或查表 后计算出当前电池的当前电量。但磷酸铁锂电池的SOC在15 %~85 %时，SOC-电压的区分 度明显下降，采用该方法评估磷酸铁锂电池的SOC，会出现较大的误判。专利CN03113577. 3 公开了一种测定锂电子电池电量的装置，带所给的装置只能测得一个二次方程的拟合结 果，SOC值对应电压变化的规律并不明显，电池短时间（小于lmin)的断电重连也会由于电 压回升缓慢而产生较大误差，也不适于对磷酸铁锂电池的SOC进行评估。
[0006] 安时计量法是用电流值在时间上的积分过程检测电池的SOC，该方法在分容仪中 施行。但该方法缺少对电池老化状态的判断，默认电池的最大荷电容量即为额定电量，而长 时间放置的电池或在极限环境中使用的电池，最大荷电容量通常达不到额定电量，采用这 样的电池测得的SOC误差较大，缺乏对电池管理系统建立的参考价值。并且，该方法仅对荷 电状态进行检测，不能给出电压-SOC曲线，给出的电池充放电特性信息不全面。另外，施行 该方法所用的分容仪体积较大，难以与恒温箱等环境设备共用，对环境温度引起的测量误 差缺少处理方法。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的是提供一种锂电池充放电特性标定仪，以解决上述问题。
[0008] 为了解决上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0009] 一种锂电池充放电特性标定仪，具有检测电路，控制器、充电源以及放电负载，其 特征在于：
[0010] 检测电路包括与待测锂电池相连的电流检测电路、与待测锂电池相连的电压检测 电路以及温度检测电路，电流检测电路与用于测定待测锂电池的实时电流并传递电流信 息；电压检测电路用于测定锂电池的实时电压并传递电压信息；温度检测电路用于检测环 境温度并传递温度信息；
[0011] 控制器包括和充电源相连的充电控制器件、和放电负载相连的放电控制器件、存 储器件以及计算器件，
[0012] 充电控制器件控制充电源开始充电或停止充电；放电控制器件控制放电负载开始 放电或者停止放电；存储器件与电流检测电路、电压检测电路以及温度检测电路相连，用于 接收并存储电流信息、电压信息及温度信息；计算器件与存储器件相连，对电流信息、电压 信息及温度信息进行计算和处理。
[0013] 本实用新型的技术方案的进一步特征在于：控制器还包括设定器件和与该设定器 件相连的比较器件，设定器件用于设定待测锂电池的额定最低电压及额定最高电压，比较 器件还与存储器件、充电控制器件、以及放电控制器件相连，将存储器件接收到的电压信息 与设定器件设定的额定最低电压或额定最高电压进行比较，并根据比较结果对充电控制器 件以及放电控制器件进行控制。
[0014] 本实用新型的技术方案的进一步特征在于：还具有与控制器相连的显示器，该显 示器用于显示电池电压、电池电量以及电压-SOC函数曲线。
[0015] 与【背景技术】相比，本实用新型所提供的锂电池充放电特性标定仪具有电流检测电 路、电压检测电路及温度检测电路，可以实时监测待测锂电池的电压和电流，与【背景技术】 相比，该充放电特性标定仪能够给出全面的电池运行状态数据，不仅能得到待测锂电池的 SOC、也能绘制得到SOC-电压曲线，并且，温度检测电路可以测量环境温度，在计算器件计 算过程中，对计算结果进行温度补偿，所得结果较为准确。
[0016] 另外，本实用新型所提供的充放电特性标定仪电路简单，设备小巧，与分容仪相 比，不仅自身体积较小，也不需要与恒温箱等环境设备共用；操作简单，完成完整的充放电 周期后，电池的充放电特性与相关参数均已测得。
[0017] 并且，本实用新型所提供的锂电池充放电特性标定仪不仅可以准确的标定普通锂 电池的充放电特性，还可以标定磷酸铁锂电池的充放电特性，适用范围广。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型所涉及的锂电池充放电特性标定仪在实施例中的结构框图；
[0019] 图2为实施例中电流检测电路的电路图；
[0020] 图3为实施例中充电控制电路的电路图；以及
[0021] 图4为实施例中放电控制电路的电路图。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图，对本实用新型所涉及的锂电池充放电特性标定仪的具体实施形态 做进一步说明。
[0023] 〈实施例〉
[0024] 图1为本实用新型所涉及的充放电特性标定仪在实施例中的结构框图。
[0025] 本实施例所提供的充放电特性标定仪10具有检测电路11，控制器12 (在本实施例 中为单片机）、充电源13、放电负载14、以及显示器16。
[0026] 检测电路11包括与待测锂电池15相连的电流检测电路111、与待测锂电池15相 连的电压检测电路112以及温度检测电路113。电流检测电路111用来测定待测锂电池15 的实时电流并传递电流信息。电压检测电路112用来测定锂电池18的实时电压并传递电 压信息。温度检测电路113用于检测环境温度并传递温度信息。
[0027] 图2为实施例中电流检测电路的电路图。
[0028] 如图2所示，电流检测电路111具有运算放大器114、六个比例电阻117、以及三 极管115。运算放大器114型号为LMV932,工作电压1. 8V~5V，输出电流100mA，将电流 放大并通过三极管115传递至单片机12的ADC引脚116,单片机12读取ADC值后与内部 参考源比较计算后得到充电电流，六个比例电阻117包括第一比例电阻117-a、第二比例电 阻117-b、第三比例电阻117-c、第四比例电阻117-d、第五比例电阻117-e、以及第六比例电 阻117-f。第一比例电阻117-a、第二比例电阻117-b、第三比例电阻117-c、第四比例电阻 117-d均为lk欧，第四比例电阻117-d和第五比例电阻117-e为20k欧。充电电流在第一 比例电阻117-a、第二比例电阻117-b两端形成压降，放电电流在第三比例电阻117-c、第四 比例电阻117-d两端产生压降。
[0029] 如图1所示，控制器12包括设定器件121、充电控制器件122、放电控制器件123、 存储器件124、计算器件125、比较器件127以及图中未显示的输入器件。
[0030] 设定器件121用于设定待测锂电池的额定最低电压及额定最高电压；存储器件 124与电流检测电路111、电压检测电路