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。
[0048] 如图1所示，控制器12包括设定模块121、充电控制模块122、放电控制模块123、 存储模块124、计算模块125、比较模块127以及图中未显示的输入模块。
[0049] 设定模块121用于设定待测锂电池的额定最低电压及额定最高电压；存储模块 124与电流检测电路111、电压检测电路112以及温度检测电路113相连，用于接收和存储 电流信息、电压信息及温度信息；计算模块125与存储模块124相连，对存储模块124存储 的电流信息、电压信息及温度信息进行计算处理，得到待测锂电池15的S0C、电压-S0C曲线 以及老化系数；比较模块127与设定模块121、存储模块124、充电控制模块122以及放电控 制模块123相连，将存储模块124接收到的电压信息与设定模块121设定的电压信息进行 比较和判断，并根据判断结果对充电控制模块122以及放电控制模块123进行控制。
[0050] 充电控制模块122通过充电控制电路与充电源13和待测锂电池15相连，控制充 电源13对待测锂电池15恒流充电或停止充电。
[0051] 图3为实施例中充电控制电路的电路图。
[0052] 如图3所示，充电控制电路包括单片机的PWM输出引脚连接口 151、PWM信号经过 放大电路152生成控制信号，该控制信号控制三极管153和三极管154是否处于导通状态， 三极管153和三极管154的场效应管为Si2301，P沟道M0SFET，最大功耗1. 25W，栅极门限 电压2. 5V，漏源电压-20V，三极管153和三极管154构成两级稳压电路。单片机12的PWM脉冲控制场效应管的导通能力，控制从A处进入电路的充电电流，在保护待测锂电池的前 提下尽量增大充电效率。保护电路155在充电电压过高时保护电池避免损坏，在未接入充 电源时切断充电电路，防止充电电路分压导致电池状态测量出现误差，同时避免了电池能 量的损耗，设有电感156,电感156的型号为LGB0810,电感量为10uH~100mH，额定电流为 28mA~5. 0A，工作温度在-20°C~80°C。在电感156的左端与接地之间以及电感156的右 端与锂电池15正极之间设有二极管，用于防止反向电流，所用二极管型号为1N5819,反向 击穿电压为40V，正向平均可持续电流为1A，正向压降0.6V。在该充电控制电路中，单片机 12通过ADC电压控制三极管的开关特性，应当结束充电时单片机12的电压跳转，三极管关 断，阻断充电电流，充电结束。
[0053] 放电控制模块123通过放电控制电路与放电负载14和待测锂电池15相连，控制 放电负载14对待测锂电池15放电或停止放电。
[0054] 图4为实施例中放电控制电路的电路图。
[0055] 如图4所示，B处连接单片机12的输入/输出引脚，通过该输入/输出引脚，单片 机12模拟一个PWM脉冲波作为控制信号，场效应管141和场效应管142构成两级稳压电路， 减小放电电流的波动，提高电流的测量精度，所用型号与充电控制电路相同。
[0056] 如图1所示，显示器16及均与控制器12相连，显示器16用于显示待测锂电池15 的实时电池电量、实时电池电压、初始S0C、电压-S0C曲线、以及老化系数。
[0057] 图5为实施例中锂电池充放电特性的标定方法的流程图。
[0058] 在对待测锂电池15的充放电特性进行标定时，首先将待测锂电池15接入充放电 特性标定仪10中，在输入模块中输入该待测锂电池15的电池种类、额定电量)、和充 放电电流，并根据电池种类确定标称电压、额定最高电压及额定最低电压，在设定模块121 中设定最小电压值及最大电压值。
[0059] 再根据如图5所示方法，对充放电特性进行标定。具体工序为：
[0060] 一、充放电工序
[0061] 1.打开放电控制模块123,充电源13通过充电控制电路对待测锂电池15恒流充 电，在充电过程中存储模块124等时间间隔实时接收并存储实时电压数据，比较模块127对 实时电压数据进行判断，当实时电压达到额定最高电压时，关闭放电控制模块123,充电结 束。记充电完成所需的时间为h。 h
[0062] 在充电过程中，根据公式：A= _[ 07x，计算模块125实时计算充入的电量， 0 式中，i为充电电流，由电流检测电路ill测量得到，h为充电完成所需的时间，n为电池 效率系数，充电完成时的电池电量记为％。
[0063] 电池效率系数n包括温度影响系数nT、老化系数nt和充放电倍率系数ni，n =nTxntxnp其中，充放电倍率系数仅当充放电电流倍率过大时会影响效率系数，在国 家标准下的充放电电流设定不会对测量过程产生影响，在本实施例中，ni= 1，nt= 1。 当环境温度T〈5°c，nT= 〇? 7 ;当 5°C彡T〈15°C，nT= 〇? 9 ;当 15°C彡T〈30°C，nT= 1 ;当 30°C彡T〈55°C，nT= 1. 05 ;当 55°C彡T，nT= 1. 1。
[0064] 2.打开放电控制模块123,放电负载14通过放电控制电路对待测锂电池15进行 放电，存储模块124等时间间隔实时接收并存储实时电压数据，比较模块127对实时电压数 据进行判断，当实时电压达到额定最低电压时，关闭放电控制模块123,放电结束。记充电完 成所需的时间为t2_
【主权项】
1. 一种锂电池充放电特性的标定方法，该方法在充放电特性标定仪中施行，计算部分 由单片机计算得到，其特征在于，包括以下三个工序： 一、 充放电工序：
1. 对待测锂电池恒流充电，在充电过程中实时记录电池电压数据，当该电池电压达到 额定最高电压时，充电结束，充电完成所需的时间为， 根据公式
，由单片机实时计算每个电压数据所对应的电池电 量，式中，Q1为充电结束后的电池电量，i为充电电流，η为电池效率系数，其中，η = nTx ntx ni，ητ为温度影响系数，n t为老化系数，n i为充放电倍率系数，令n i= I; n t =I ;当环境温度 T〈5°c，ητ= 〇· 7 ;当 5°C彡 T〈15°C，η τ= 〇· 9 ;当 15°C彡 T〈30°C，n T = I ;当 30°C彡 T〈55°C，nT= I. 05 ;当 55°C彡 T，η T= I. 1，
2. 对所述待测锂电池进行放电，当实时电压达到额定最低电压时，放电结束， 根据公式：
，计算得到最大荷电容量Q2，式中，i为放电电流，&为 放电结束的时间，η为电池效率系数，电池效率系数的计算方法与上述电池效率系数的计 算方法相同； 二、 初始荷电状态的标定工序： 根据公式：Qtl= Q2-Q1，计算得到所述待测锂电池的初始电量Qtl, 根据公式：SOCtl= Q VQ2，计算得到所述待测锂电池初始状态下的电荷状态SOC。， 三、 充电电压-SOC函数曲线的绘制工序： 对所述待测锂电池再次恒流充电，在充电过程中实时记录电池电压数据，并由单片机 实时计算每个电压数据所对应的电池电量，当该电池电量达到所述初始电量Qtl，充电结束， 根据两次充电过程中实时记录的电池电量计算得到每个电池电量数据所对应的SOC 值，将每个SOC值和所对应的电池电压数据进行整理，以SOC值为横轴，电池电压为纵轴，描 点绘制得到电压-SOC函数曲线。
2. 根据权利要求1所述的锂电池充放电特性的标定方法，其特征在于：还包括老化系 数的标定工序， 根据公式：
计算得到所述待测锂电池的实际老化系数n，式中， 为所述环境温度下所述待测锂电池的额定电量，根据所述实际老化系数，对所述待测锂 电池是否老化进行判断。
3. 施行权利要求1所述的锂电池充放电特性的标定方法的充放电特性标定仪，具有检 测电路，控制器、充电源以及放电负载，其特征在于： 所述检测电路包括电流检测电路、电压检测电路以及温度检测电路，所述电流检测电 路与所述待测锂电池相连，用于测定所述待测锂电池的实时电流并传递电流信息；所述电 压检测电路与所述待测锂电池相连，用于测定所述锂电池的实时电压并传递电压信息；所 述温度检测电路用于检测环境温度并传递温度信息； 所述控制器包括和所述充电源相连的充电控制模块、和所述放电负载相连的放电控制 模块、存储模块以及计算模块， 所述充电控制模块控制所述充电源开始充电或停止充电；所述放电控制模块控制所述 放电负载开始放电或者停止放电；所述存储模块与所述电流检测电路、所述电压检测电路 以及所述温度检测电路相连，用于接收并存储所述电流信息、所述电压信息及所述温度信 息；所述计算模块与所述存储模块相连，对所述电流信息、所述电压信息及所述温度信息进 行计算和处理。
4. 根据权利要求3所述的充放电特性标定仪，其特征在于： 其中，所述控制器还包括设定模块和与该设定模块相连的比较模块， 所述设定模块用于设定所述待测锂电池的额定最低电压及额定最高电压，所述比较模 块还与所述存储模块、所述充电控制模块、以及所述放电控制模块相连，将所述存储模块接 收到的电压信息与所述设定模块设定的所述额定最低电压或所述额定最高电压进行比较， 并根据比较结果对所述充电控制模块以及所述放电控制模块进行控制。
5. 根据权利要求3所述的充放电特性标定仪，其特征在于：还具有与所述控制器相连 的显示器，该显示器用于显示所述电池电压、所述电池电量以及所述电压-SOC函数曲线。
【专利摘要】一种锂电池充放电特性的标定方法，包括：一、对待测锂电池恒流充电，当电池电压达到额定最高电压时，充电结束，根据计算充电结束的电量，式中，t1为充电完成的时间，i为充电电流，η为电池效率系数，其中，η＝ηT×ηt×ηi，ηT为温度影响系数，ηt为老化系数，ηi为充放电倍率系数。对待测锂电池放电，当实时电压达到额定最低电压时，放电结束，根据计算得到最大荷电容量Q2，式中，i为放电电流，t2为放电结束的时间，η为电池效率系数。根据Q1和Q2对电池的初始荷电状态进行标定并绘制充电电压-SOC函数曲线，本标定方法在所提供的充放电特性标定仪中施行。本方法计算结果准确，适用范围广，所提供的充放电特性标定仪电路简单，设备小巧，操作简单。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104749529
【申请号】CN201510149342
【发明人】李然, 杨晖, 孔平, 郑刚, 张北帆, 洪西洋, 金银超, 纪振发
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月1日