一種自放電檢測電路的設(shè)計(jì)

自放電是由電池內(nèi)部因素引起的，而不是由外部因素引起的。一般來說，電池的自放電性能是由正負(fù)電極、蓄電池隔板和電解液的性能決定的，并受制造工藝和生產(chǎn)要求的影響。然而,自放電的大小不是固定在電池壽命,也是電池的老化程度、SOC和電池的溫度環(huán)境,等,和壞的充電和放電系統(tǒng)和工作條件也會(huì)影響電池的自放電。

 

除了生產(chǎn)過程和使用方式不當(dāng)造成的自放電外，影響電池自放電的因素只有溫度、電池荷電狀態(tài)和電池壽命。其中，溫度對(duì)電池自放電的影響明顯。溫度越高，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)越活躍，導(dǎo)致電池自放電的化學(xué)反應(yīng)隨著溫度的升高而加速。因此，溫度越高，電池的自放電速率越大。在電池的儲(chǔ)存和使用過程中，應(yīng)將電池保持在較低的溫度范圍內(nèi)，以避免因電池外部或電池本身的溫升而增加自放電，使電池性能下降。SOC表示電池的充電狀態(tài)。電池在不同荷電狀態(tài)下，自放電大小也不同。一般來說，鋰電池的荷電狀態(tài)越大，自放電現(xiàn)象越明顯。壽命表示電池的老化程度。隨著電池持續(xù)老化，其內(nèi)阻持續(xù)增加，電池的充電保持能力下降。我們常見的手機(jī)電池待機(jī)時(shí)間越來越短，是由于電池老化，在這個(gè)過程中，除了內(nèi)部極化現(xiàn)象嚴(yán)重外，自放電也增加了。

 

自放電檢測電路是自放電檢測方法的核心體現(xiàn)。根據(jù)容量守恒法，有必要監(jiān)測維持電池荷電狀態(tài)或電壓不變所需的電量。因此，有必要在自放電檢測電路中為電池建立充放電控制電路，以檢測電壓穩(wěn)定時(shí)的充電電流。自放電檢測模塊的功能框圖如下圖1所示。

 

 

參考電壓作為自放電檢測電路的輸入，由D/A轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)給定的數(shù)字量MSP430F149轉(zhuǎn)換模擬電壓得到。參考電壓可通過按鍵手動(dòng)設(shè)定，測量電池在不同電壓下的自放電。首先，通過電壓比較環(huán)節(jié)，將基準(zhǔn)電壓與實(shí)際電池的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行比較，確定電池電壓與基準(zhǔn)電壓的差值。當(dāng)電池電壓高于參考電壓時(shí)，充電電路停止工作，電池通過負(fù)載電阻自動(dòng)放電。當(dāng)電壓低于參考電壓時(shí)，充電電路開始工作并充電，直至電池電壓穩(wěn)定。此時(shí)充電電流為充電電壓與電池通過負(fù)載電阻放電的電流和自放電電流之和。此時(shí)測量充電電流，計(jì)算放電電流值，兩者之差即為電池的自放電電流值。

 

另外，雖然參考電壓模塊發(fā)送的電壓原則上已經(jīng)是直流的，但仍然不可避免的會(huì)與雜波混合，這可能會(huì)導(dǎo)致檢測電路的振動(dòng)，所以需要設(shè)置低通濾波器來濾除高頻干擾?？紤]到當(dāng)f > f0即信號(hào)頻率大于通帶截止頻率時(shí)，一階低通濾波器的對(duì)數(shù)幅頻特性僅在慢速-20db/ 10倍頻率時(shí)下降，電壓放大系數(shù)不能立即降至零。過渡頻帶寬，濾波性能差。因此，采用二階低通濾波電路。