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防止新萄京3522cc爆炸的新萄京3522cc保护板

锂新萄京3522cc具有高电压的新萄京3522cc单体、高比能量和高能量密度,是当前比能量最高的新萄京3522cc。但正是因为锂新萄京3522cc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。而新萄京3522cc保护板能够解决这一问题。当新萄京3522cc处在充电过压或者是放电欠压的情况下,新萄京3522cc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新萄京3522cc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。

新萄京3522cc保护板系统硬件构成:MCU模块、检测模块、均衡模块。

1、新萄京3522cc保护板的MCU模块

MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性:

(1)8MHz内部总线频率;(2)16KB的内置FLASH存储器;(3)2个16位定时器接口模块;(4)支撑1MHz~8MHz晶振的时钟发生器;(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。

2、新萄京3522cc保护板的检测模块

检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行先容。

(1)电压检测模块

本系统中,单片机将对新萄京3522cc组的整体电压和单节电压进行检测。对于新萄京3522cc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串锰酸锂新萄京3522cc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*。

对于单体新萄京3522cc的检测,主要采用飞电容技术。

(2)电流采样电路

电流采样时,新萄京3522cc管理系统中的参数是新萄京3522cc过流保护的重要依据。本系统中电流采样电路如图2所示。当新萄京3522cc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的锰酸锂新萄京3522cc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)温度检测

新萄京3522cc组在充、放电过程中,一部分能量以热量形式被释放出来,这部分热量不及时排除会引起新萄京3522cc组过热。如果单个镍氢新萄京3522cc温度超过55℃,新萄京3522cc特性就会变质,新萄京3522cc组充、放电平衡就会被打破,继而导致新萄京3522cc组永久性损坏或爆炸。为防止以上情况发生,需要对新萄京3522cc组温度进行实时监测并进行散热处理。

采用热敏电阻作为温度传感器进行温度采样。热敏电阻是一种热敏性半导体电阻器,其电阻值随着温度的升高而下降。电阻温度特性可以近似地用下式来表示:

3、新萄京3522cc保护板的均衡模块

新萄京3522cc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是控制新萄京3522cc组整充的开关,Q2、Q3、Q5是控制单节新萄京3522cc充电的开关。以10节锰酸锂新萄京3522cc组为例,变压器主线圈两端电压为42V,副线圈电压为新萄京3522cc的额定电压4.2V。刚开始Q4导通,Q2、Q3、Q5截止,单节新萄京3522cc的电压不断升高,当检测到某一节新萄京3522cc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,未充满的新萄京3522cc继续充电,以达到额定电压的新萄京3522cc保持额定电压不变。经测试,电压差值不会超过50mV。

2SOC电量检测

在锂离子新萄京3522cc管理系统中,常用的SOC计算方法有开路电压法、库伦计算法、阻抗测量法、综合查表法。

(1)开路电压法是最简单的测量方法,主要根据新萄京3522cc开路电压的大小判断SOC的大小。由新萄京3522cc的工作特性可知,新萄京3522cc的开路电压与新萄京3522cc的剩余容量存在着一定的对应关系。

(2)库仑计算法是通过测量新萄京3522cc的充电和放电电流,将电流值与时间值的乘积进行积分后计算得到新萄京3522cc充进的电量和放出的电量,并以此来估计SOC的值。

(3)阻抗测量法是利用新萄京3522cc的内阻和荷电状态SOC之间一定的线性关系,通过测出新萄京3522cc的电压、电流参数计算出新萄京3522cc的内阻,从而得到SOC的估计值。

(4)综合查表法中新萄京3522cc的剩余容量SOC与新萄京3522cc的电压、电流、温度等参数是密切相关的。通过设置一个相关表,输入电压、电流、温度等参数就可以查询得到新萄京3522cc的剩余容量值。

新萄京3522cc保护板从电路的集成度、成本、所选MCU的性能方面考虑,采用了App编程的方法。智能逻辑的编程设定,能够很好地做到预防新萄京3522cc保护板爆炸的事故。

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