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爲什麽FPV電池爆發力這麽強勁？
2024/10/11
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電池監測分流器是什麽？有哪些功能？
2025/02/11
第一：电池监测分流器简介 随着能源系统变得越来越复杂精密，对精确的电池监测的需求比以往任何时候都更为迫切。无论是在可再生能源系统、电动汽车(EVs)、工...
防止電池爆炸的電池保護板
锂電池具有高电压的电池单体、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂電池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池保护板能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，电池保护板能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。
電池保護板系統硬件構成:MCU模塊、檢測模塊、均衡模塊。
1、電池保護板的MCU模塊
MCU是系統控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型號的單片機。該系列所有的MCU均采用增強型M68HC08中央處理器(CP08)。該單片機具有以下特性：
(1)8MHz內部總線頻率；(2)16KB的內置FLASH存儲器；(3)2個16位定時器接口模塊；(4)支持1MHz～8MHz晶振的時鍾發生器；(5)增強型串行通信接口(ESCI)模塊。
2、電池保護板的檢測模塊
檢測模塊中將對電壓檢測、電流檢測和溫度檢測模塊分別進行介紹。
（1）電壓檢測模塊
本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂電池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD转换结果为409和*。
對于單體電池的檢測，主要采用飛電容技術。
（2）電流采樣電路
电流采样时，电池管理系统中的参数是电池过流保护的重要依据。本系统中电流采样电路如图2所示。当电池放电时，用康铜丝对电流信号进行检测，将检测到的电压信号经过差模放大器的放大，变为0～5V的电压信号送至单片机。如果放电的电流过大，单片机检测到的电压信号比较大，就会驱动三极管动作，改变MOS管栅极电压，关断放电的回路。比如，对于36V的锰酸锂電池来说，设定其保护电流是60A。康铜丝的电阻是5mΩ左右。当电流达到60A时，康铜丝的电压达300mV左右。为提高精度，将电压通过放大器放大10倍送至单片机检测。
（3）溫度檢測
電池組在充、放電過程中，一部分能量以熱量形式被釋放出來，這部分熱量不及時排除會引起電池組過熱。如果單個鎳氫電池溫度超過55℃，電池特性就會變質，電池組充、放電平衡就會被打破，繼而導致電池組永久性損壞或爆炸。爲防止以上情況發生，需要對電池組溫度進行實時監測並進行散熱處理。
采用熱敏電阻作爲溫度傳感器進行溫度采樣。熱敏電阻是一種熱敏性半導體電阻器，其電阻值隨著溫度的升高而下降。電阻溫度特性可以近似地用下式來表示：
3、電池保護板的均衡模塊
电池组常用的均衡方法有分流法、飞速电容均衡充电法、电感能量传递方法等。在本系统中，需要较多的I/O口驱动开关管，而单片机的I/O口有限，所以采取整充转单充的充电均衡方法。原理图如图3所示。Q4是控制电池组整充的开关，Q2、Q3、Q5是控制单节电池充电的开关。以10节锰酸锂電池组为例，变压器主线圈两端电压为42V，副线圈电压为电池的额定电压4.2V。刚开始Q4导通，Q2、Q3、Q5截止，单节电池的电压不断升高，当检测到某一节电池的电压达到额定电压4.2V以后，电压检测芯片发出驱动信号，关闭Q4，打开Q2、Q3、Q5，整个系统进入单充阶段，未充满的电池继续充电，以达到额定电压的电池保持额定电压不变。经测试，电压差值不会超过50mV。
2SOC電量檢測
在锂離子電池管理系統中，常用的SOC計算方法有開路電壓法、庫倫計算法、阻抗測量法、綜合查表法。
(1)開路電壓法是最簡單的測量方法，主要根據電池開路電壓的大小判斷SOC的大小。由電池的工作特性可知，電池的開路電壓與電池的剩余容量存在著一定的對應關系。
(2)庫侖計算法是通過測量電池的充電和放電電流，將電流值與時間值的乘積進行積分後計算得到電池充進的電量和放出的電量，並以此來估計SOC的值。
(3)阻抗測量法是利用電池的內阻和荷電狀態SOC之間一定的線性關系，通過測出電池的電壓、電流參數計算出電池的內阻，從而得到SOC的估計值。
(4)綜合查表法中電池的剩余容量SOC與電池的電壓、電流、溫度等參數是密切相關的。通過設置一個相關表，輸入電壓、電流、溫度等參數就可以查詢得到電池的剩余容量值。
電池保護板從電路的集成度、成本、所選MCU的性能方面考慮，采用了軟件編程的方法。智能邏輯的編程設定，能夠很好地做到預防電池保護板爆炸的事故。
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