電池組結構系統組成

TIME: 2022-05-27 新聞資訊

電池組結構系統組成可分为低温锂电池和管理系统两大部分，一个是电池電芯，一个是電池保護板和其它线材附件，管理系统的保护功能是通过电流正负回路的两个保护执行机构来完成的，其中正端的保护执行机构由独立的专用IC 来实现，构成了保护功能的第二道“防线”。

上图给出了电池组结构系统示意图。电池部分由4 组電芯串联而成，每组電芯包含了8 节并联的2.5Ah 单体锂電芯。

根据系统功能的定义，智能电池的功能框图可以用图3.6 来表示。管理系统按功能可以划分为探测机构、判断和决策机构、电量估算机构、信息交换和存储机构、执行机构、均衡机构。探测机构完成电流传感、电压采集和温度探测等功能。电量估算机构则由探测机构提供的电流数据，结合电池现有的状况，经一整套算法流程估算出剩余电量。判断和决策机构用来研判是否出现过电流、过电压、过放电、过温度等异常状况，并且根据电池的状况做出决策，去控制执行机构。执行机构实现充放电通路的导通和断开。信息交换和存储机构用来完成和仪表设备的信息交换以及异常信息的记录的功能。充电过程中均衡机构可以消除由于電芯的差异而引起的各节電芯充电速度不一致的问题。

系統工作流程

按功能模块系统可分为异常监控模块、异常处理模块、通信和记录模块、电量估算模块和低功耗管理模块，上图显示了智能电池的工作流程图。按照电池各项参数的特点可将监控参数分成快速响应参数和慢速响应参数两个类别。快速响应包含了充电电流和放电电流，这两个参数的值会由于不当的操作或外部环境的突发状况发生突变，这需要系统有非常快的响应速度，以保证在出现电流异常的时候能够及时处理。慢速响应包含了電芯电压和电池温度两个参数。電芯的电压波动主要由于电池的充放电引起的，在某一段时间内数值比较稳定。放电情况下电池的容量越大电压变化的越缓慢，充电情况则正好相反。电池温度的变化主要由電芯在充放电过程中锂离子在正负电极的嵌入和脱嵌造成的。出现短路或大电流的异常情况时，電芯的内阻作用也可能造成瞬间的温升，但这种异常可以通过电流的监控来预防。根据快速响应和慢速响应的特点，在设计系统时，将监控分成连续监控和周期性监控两种。连续监控功能需要全天候工，故这部分系统设计时需要非常重视低功耗的设计；周期性监控是间歇性的工作方式，工作周期的长度可以综合功耗和电路的精确度来考虑。

低功耗管理模塊是系統中節能的核心工作部分，它掌管著所有功能模塊何時開始工作開始何時停止工作。上文中提到的連續監控功能需要全天候工作，故不受低功耗管理模塊管理；周期性監控功能則由低功耗管理模塊來決定起始工作時間。

工作的流程大致如下：低功耗管理模塊首先等待監控周期的到來，開啓周期性監控模塊，同時將監控的數據傳給異常處理模塊和電量估算功能模塊。異常處理模塊根據監控的反饋結果作出相應的處理，並將之記錄在存儲器中。外圍設備可以讀出這些異常日志。電量估算功能模塊則根據監控提供的電流數據開始對用電的流量進行積分統計，由此估算出剩余電量和剩余的續航時間。這兩項估算結果定時向儀器報告，以保證智能電池不發生電壓過低而被迫自動關機的惡性事件。

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