CN109444761A - 一种低成本二次电池健康状态的评估方法和检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电池技术领域，具体涉及一种低成本二次电池健康状态的评估方法和检测装置；本发明通过信息处理模块S将电压采样模块V、电流采样模块C、温度采样模块T采集的电池信息与电池信息储存模块B中储存的健康状态下的标准电池信息进行分析比较，根据二次锂电池本身固有的特性来评估整个电池组健康状态，确保电池的安全使用，减少或者杜绝电池的安全事故；采用单片机作为信息处理模块，通过低成本电阻和开关管来采集电池组每节电池电压，通过电阻及运算放大器来采样电池组使用过程中电流,通过NTC来采样温度信息以及电池组静置时间参数，通过LED灯显示电池健康状态，可避免使用昂贵的电池包前端模拟采样芯片，大大降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种低成本二次电池健康状态的评估方法和检测装置。
背景技术
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，各种移动设备和无绳工具也越来越多，使用二次电池也越来越多，特别是使用锂电池越来来越多。而锂电池有个固有的特性就是不能过充和过放，一旦过充和过放，就会有可能出现安全性事故，轻则只是损失，重则可能引起生命安全事故。这也就是近年来经常报道锂电池安全事故，例如移动电源在机场燃烧，某电池在深圳地铁燃烧，更严重的就是厦门电动大巴燃烧***等等。这些都是二次锂电池在使用过程中出现的一些安全事故。也给人们深刻教训。这就需要正确的评估出二次锂电池健康状态，及时给人们提醒以及锁死不再使用电池设备。而目前大型***中都有给各样锂电池健康评估***，这种***也是比较昂贵，一般小型***以及移动设备和无绳工具都使用不起。而这些小型***及移动设备和无绳工具急需开发一种低成本二次锂电池健康评估***。基于此，本发明设计了一种低成本二次电池健康状态的评估方法和检测装置，以解决上述问题。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种低成本二次电池健康状态的评估方法和检测装置，以解决背景技术中提出的缺乏低成本二次锂电池健康评估***的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种低成本二次电池健康状态检测装置，包括信息处理模块S、电池信息储存模块B、电流采样模块C、电压采样模块V、温度采样模块T和人机界面模块R；所述信息处理模块S电性连接所述电池信息储存模块B、所述电流采样模块C、所述电压采样模块V、所述温度采样模块T和所述人机界面模块R；
优选地，所述信息处理模块S采用单片机U1--PIC16F1823，所述电池信息储存模块B采用U3--E2PROM--AT24C04；所述电流采样模块C由低功耗运算放大器U2--TP2121和精密采样电阻RS1组成；三个所述电压采样模块V由MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A组成；所述温度采样模块T为NTC温度传感器；所述人机界面模块R为LED灯；
单片机U1--PIC16F1823的PIN5脚输出高电平，打开三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3来打开MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3，经过分压电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A得到电压，通过单片机U1--PIC16F1823的PIN3，PIN6，PIN7进行采样分别得到电池B1，B2，B3的电压；通过采样电阻RS1和运算放大器U2--TP2121，把此时的电流信号转换成电压信号，再通过单片机U1--PIC16F1823的PIN9采样此时的电流信息；同时通过单片机U1--PIC16F1823的PIN2连接的NTC温度传感器采样此时的电池包温度信息；单片机U1--PIC16F1823将采样得到的电流信息和此温度所对应的电压信息与通过单片机U1--PIC16F1823的PIN12，PIN13读取储存在存储器U3--E2PROM--AT24C04里的电池电流信息、温度对应的电压信息进行分析比较；健康状态下，单片机U1--PIC16F1823控制LED灯正常显示，若电池出现异常时，则单片机U1--PIC16F1823的PIN8输出一定频率的高低电平点亮LED灯使其闪烁，同时通过PIN10和PIN11关断电池包的充放电MOS管MF1和MC1，用户无法再使用；
一种基于所述检测装置的一种低成本二次电池健康状态评估方法，其特征在于：信息处理模块S发信息给电压采样模块V，打开电压采样通道，开始采样每串电池的电压，电压采样模块V将采样到的每串电池电压发送给信息处理模块S；同时，电流采样模块C采样此时电池的工作电流，温度采样模块T采集此时的电芯温度；信息处理模块S将采集的电池电压、电池电流及电芯温度信息与电池信息储存模块B中储存的健康状态下的标准电池信息进行分析比较，若出现较大偏差，则认为电池健康状态异常；信息处理模块S通过人机界面输出电池的健康信息。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过信息处理模块S将电压采样模块V、电流采样模块C、温度采样模块T采集的电池信息与电池信息储存模块B中储存的健康状态下的标准电池信息进行分析比较，根据二次锂电池本身固有的特性来评估整个电池组健康状态，确保电池的安全使用，减少或者杜绝电池的安全事故；
采用单片机作为信息处理模块，通过低成本电阻和开关管来采集电池组每节电池电压，通过电阻及运算放大器来采样电池组使用过程中电流,通过NTC来采样温度信息以及电池组静置时间参数，通过LED灯显示电池健康状态，可避免使用昂贵的电池包前端模拟采样芯片，大大降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明检测装置结构示意图。
图2为本发明检测装置具体电路图。
图3为本发明程序流程图。
图中：信息处理模块S1、电池信息储存模块B2、电流采样模块C3、电压采样模块V4、温度采样模块T5、人机界面模块R6
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种低成本二次电池健康状态的检测装置，包括包括信息处理模块S1、电池信息储存模块B2、电流采样模块C3、电压采样模块V4、温度采样模块T5和人机界面模块R6；信息处理模块S1电性连接电池信息储存模块B2、电流采样模块C3、电压采样模块V4、温度采样模块T5和人机界面模块R6；
其中，信息处理模块S1采用单片机U1--PIC16F1823，电池信息储存模块B2采用U3--E2PROM--AT24C04；电流采样模块C3由低功耗运算放大器U2--TP2121和精密采样电阻RS1组成；三个电压采样模块V4由MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A组成；温度采样模块T5为NTC温度传感器；人机界面模块R6为LED灯；
单片机U1--PIC16F1823的PIN5脚输出高电平，打开三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3来打开MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3，经过分压电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A得到电压，通过单片机U1--PIC16F1823的PIN3，PIN6，PIN7进行采样分别得到电池B1，B2，B3的电压；通过采样电阻RS1和运算放大器U2--TP2121，把此时的电流信号转换成电压信号，再通过单片机U1--PIC16F1823的PIN9采样此时的电流信息；同时通过单片机U1--PIC16F1823的PIN2连接的NTC温度传感器采样此时的电池包温度信息；单片机U1--PIC16F1823将采样得到的电流信息和此温度所对应的电压信息与通过单片机U1--PIC16F1823的PIN12，PIN13读取储存在存储器U3--E2PROM--AT24C04里的电池电流信息、温度对应的电压信息进行分析比较；健康状态下，单片机U1--PIC16F1823控制LED灯正常显示，若电池出现异常时，则单片机U1--PIC16F1823的PIN8输出一定频率的高低电平点亮LED灯使其闪烁，同时通过PIN10和PIN11关断电池包的充放电MOS管MF1和MC1，不允许用户再使用。
一种基于上述检测装置的一种低成本二次电池健康状态评估方法，其特征在于：信息处理模块S发信息给电压采样模块V，打开电压采样通道，开始采样每串电池的电压，电压采样模块V将采样到的每串电池电压发送给信息处理模块S；同时，电流采样模块C采样此时电池的工作电流，温度采样模块T采集此时的电芯温度；信息处理模块S将采集的电池电压、电池电流及电芯温度信息与电池信息储存模块B中储存的健康状态下的标准电池信息进行分析比较，若出现较大偏差，则认为电池健康状态异常；信息处理模块S通过人机界面模块R输出电池的健康信息。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种低成本二次电池健康状态检测装置，其特征在于：包括信息处理模块S(1)、电池信息储存模块B(2)、电流采样模块C(3)、电压采样模块V(4)、温度采样模块T(5)和人机界面模块R(6)；所述信息处理模块S(1)电性连接所述电池信息储存模块B(2)、所述电流采样模块C(3)、所述电压采样模块V(4)、所述温度采样模块T(5)和所述人机界面模块R(6)。
2.根据权利要求1所述的一种低成本二次电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述信息处理模块S(1)采用单片机U1--PIC16F1823，所述电池信息储存模块B(2)采用U3--E2PROM--AT24C04；所述电流采样模块C(3)由低功耗运算放大器U2--TP2121和精密采样电阻RS1组成；三个所述电压采样模块V(4)由MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A组成；所述温度采样模块T(5)为NTC温度传感器；所述人机界面模块R(6)为LED灯；
单片机U1--PIC16F1823的PIN5脚输出高电平，打开三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3来打开MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3，经过分压电阻RC1、电阻RC1A、电阻RC2、电阻RC2A、电阻RC3、电阻RC3A得到电压，通过单片机U1--PIC16F1823的PIN3，PIN6，PIN7进行采样分别得到电池B1，B2，B3的电压；通过采样电阻RS1和运算放大器U2--TP2121，把此时的电流信号转换成电压信号，再通过单片机U1--PIC16F1823的PIN9采样此时的电流信息；同时通过单片机U1--PIC16F1823的PIN2连接的NTC温度传感器采样此时的电池包温度信息；单片机U1--PIC16F1823将采样得到的电流信息和此温度所对应的电压信息与通过单片机U1--PIC16F1823的PIN12，PIN13读取储存在存储器U3--E2PROM--AT24C04里的电池电流信息、温度对应的电压信息进行分析比较；健康状态下，单片机U1--PIC16F1823控制LED灯正常显示，若电池出现异常时，则单片机U1--PIC16F1823的PIN8输出一定频率的高低电平点亮LED灯使其闪烁，同时通过PIN10和PIN11关断电池包的充放电MOS管MF1和MC1，用户无法再使用。
3.一种基于权利要求1所述的一种低成本二次电池健康状态的检测装置的一种低成本二次电池健康状态评估方法，其特征在于：信息处理模块S发信息给电压采样模块V，打开电压采样通道，开始采样每串电池的电压，电压采样模块V将采样到的每串电池电压发送给信息处理模块S；同时，电流采样模块C采样此时电池的工作电流，温度采样模块T采集此时的电芯温度；信息处理模块S将采集的电池电压、电池电流及电芯温度信息与电池信息储存模块B中储存的健康状态下的标准电池信息进行分析比较，若出现较大偏差，则认为电池健康状态异常；信息处理模块S通过人机界面R输出电池的健康信息。
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