智能鋰電池充電管理方案

4 反饋回路的設計

恒壓型式的反饋回路采用如圖4 所示的由運放和光耦構成的形式。當輸出U0 升高，經取樣電阻R7、R8、R10、VR1 分壓后，U1③腳電壓升高，當其超過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出高電平，使Q1 導通，光耦OT1 發光二極管發光，光電三極管導通，UC3842①腳電位相應變低，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0 降低。當輸出U0 降低時，U1③腳電壓降低，當其低過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出低電平，Q1 不導通，光耦OT1發光二極管不發光， 光電三極管不導通，UC3842①腳電位升高，從而改變U1⑥腳輸出占空比增大，U0 降低。周而復始，從而使輸出電壓保持穩定。調節VR1 可改變輸出電壓值。

恒流型式與上圖類似，通過繼電器切換運放③腳至電流反饋即可。

圖4 反饋回路原理圖

5 上位機軟件設計

鋰電池充電軟件主要由兩個獨立的軟件組成，即充電控制和充電數據處理分析軟件。充電控制軟件主要負責對鋰電池充電過程的全程監測控制，并生成電池充電數據文件和記錄充電數據;充電數據處理分析軟件主要實現充電數據的可視化顯示、數據處理及數據分析的功能，同時根據用戶要求提供電池配組的功能[5]。

兩個主要系統軟件即充電控制和充電數據處理分析軟件由各自的功能模塊組成。其中，充電控制軟件包括充電過程編制、安全保護、過程事件日志、掉電保護恢復和數據備份管理等功能模塊，而充電數據處理分析軟件包括數據處理、圖形處理、動態曲線、數據導出和電池配組等功能模塊。

充電過程編制即通道自動充電過程編制，它是通道充電中最核心的部分。充電過程可由很多工作步驟組成，在每個工作步驟中可以定義不同的工作模式及工作參數，如恒流充電、恒壓充電等等。當然，充電步驟中還包括結束條件等參數。

安全保護是基于安全需要而采取的保護措施。對一個合理的、正常的充電過程，這些保護措施通常是沒有發揮作用的;但由于充電過程多數需要經歷較長時間，這期間可能發生一些不可預期的事情(例如停電等)，而且，用戶也可能因為一時疏忽等原因設置了不合理主參數(例如結束條件不合理)，甚至于被測電池本身就有問題。

因此設置安全保護參數是必需的。充電中，一旦“安全保護”條件滿足，充電將被安全停止。用戶在排除異常因素后，仍然可以使用“續接啟動”功能恢復充電。

在電池充電過程中，任何時候出現供電系統停電或掉電，本充電系統均能對現場數據進行保護，保證現場數據不丟失，重新上電后，充電系統具備自恢復功能，能從上次掉電的地方無縫接續，繼續充電過程。

數據處理功能模塊主要實現以下功能：

1) 數據的各種查看操作：包括數據條目的顯示/隱藏、設置顯示循環范圍、各循環的折疊與展開、各過程的折疊與展開等操作;

2)數據復制至WINDOWS 剪切板：主要用于將已經打開的某個數據文件的指定數據條目導出至EXCEL 或WORD 等工具軟件中，或作為文本格式(。TXT)存盤;

3) 查看工作信息：查看充電數據對應的通道信息以及設置的充電過程等信息;

4) 查看充電事件：查看通道充電期間發生的意外事件(如掉電、安全停止等)或用戶的強制操作等(如強制跳轉、用戶停止);

5) 數據打印和打印預覽：通過打印機輸出數據。

6 實驗

按照圖1連接線路并接上電源，對1#電源和2#電源進行系統實驗。首先啟動管理系統，并啟動充放電裝置，同時通過上位機發送充電指令。試驗人員記錄充電實測電流(壓)。表1是1#電源和2#電源試驗數據記錄表格。

表1 試驗數據記錄

7 結語

通過試驗驗證，充放電裝置已達預計指標，電池管理系統工作正常，能達到既定的功能要求。

本文智能化鋰電池充電系統安全、可靠、抗干擾性強、有良好的人機交互功能;充放電裝置恒壓恒流精度高，工作可靠，自動化功能完善，并配置計算機運行軟件一套，使得本套系統具有高精度和完善的人機交互功能，操作人員只需要在計算機上發出指令就可以完成全部操作。