锂离子电池充放电平衡系统的设计与实现--毕业论文.doc

安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） I 锂离子电池充放电平衡系统的设计与实现锂离子电池充放电平衡系统的设计与实现 专业：电子信息工程 学 号：201203044052 姓名：夏雨雷 指导老师：邓华军 摘摘 要要 随着集成电路的迅速发展，各种电子产品都在朝着便携和小型轻量化的方向 发展。供电系统也发生了巨大的变化，由原来笨重的其他材料型电池改为锂离子 电池供电。 锂离子电池体积小、质量轻、污染小、利用效益高。对充放电控制系统有严 格的要求，故拥有一款性能良好的充放电平衡系统非常重要，本设计以 STC12C5A60S2 为主控核心，利用 PI 算法控制充电过程中电流动态平衡，系统由 显示电路、保护电路、电压采样电路组成。实现对锂离子充放电控制基本功能， 提出设计思想和系统结构。系统可靠性好，实用性强，可作为于各种小型电子设 备的充放电装置。 关键词：锂电池 STC12C5A60S2 PI 算法 采样电路 电流动态平衡 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） II DesignDesign andand implementationimplementation ofof thethe chargingcharging andand dischargingdischarging balancebalance systemsystem forfor lithiumlithium ionion batterybattery With the rapid development of integrated circuits, all kinds of electronic products are moving in the direction of portable and small lightweight. Great changes have also occurred in the power supply system, which changed from the original bulky other materials to the lithium-ion battery power supply. Lithium ion battery has the advantages of small size, light weight, low pollution and high efficiency. It has strict demand on charging and discharging control system, so it has a good performance of charge and discharge balance system is very important. This design is based on STC12C5A60S2 as the control core, PI algorithm is adopted to control the charging process in the current dynamic balance, the system consists of a display circuit, a protection circuit, a voltage sampling circuit. To achieve the basic functions of lithium ion charge and discharge control, puts forward the design idea and system structure. The system has good reliability, strong practicability, charging and discharging device can be used as small electronic devices in various. Key words: Lithium-ion battery STC12C5A60S2 The indicator light circuit The liquid crystal display circuit Protection circuit 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 目目 录录 1 1 绪论绪论1 1.11.1 课题研究的背景课题研究的背景1 1.21.2 课题研究的意义课题研究的意义1 1.31.3 课题的国内外研究现状课题的国内外研究现状1 1.3.1 国内研究现状1 1.3.2 国外研究现状2 1.41.4 课题研究的主要内容课题研究的主要内容2 2 2 整体设计方案整体设计方案3 2.12.1 BUCKBUCK 降压电路选择降压电路选择3 2.22.2 电流控制选择电流控制选择3 2.32.3 总设计系统框架图总设计系统框架图4 3 3 硬件电路设计硬件电路设计5 3.13.1 系统供电电路系统供电电路5 3.23.2 BUCKBUCK 电路设计电路设计5 3.33.3 输出电压和动态电流平衡设计输出电压和动态电流平衡设计6 3.3.1 输出电压电路设计6 3.3.2 动态电流电路平衡设计6 3.43.4 控制电路和显示电路设计控制电路和显示电路设计7 3.4.1 控制电路设计7 3.4.2 显示电路设计8 3.53.5 充电方式选择电路设计充电方式选择电路设计9 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 3.63.6 系统保护电路设计系统保护电路设计10 3.6.1 充电过温保护设计10 3.6.2 充电过压保护电路设计11 3.6.3 放电保护设计12 4 4 软件程序设计与实现软件程序设计与实现13 4.14.1 软件设计流程软件设计流程13 4.24.2 PIPI 控制原理和控制原理和 PIPI 函数函数14 4.2.1 PI 控制原理 .14 4.2.2 PI 控制函数 .15 5 5 系统测试系统测试17 5.15.1 主要测试仪器仪表主要测试仪器仪表17 5.25.2 测试方法测试方法17 5.35.3 测试结果分析测试结果分析18 6 6 结论结论19 参考文献参考文献.20 致致 谢谢.21 附录附录.22 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 1 1 1 绪论绪论 1.11.1 课题研究的背景课题研究的背景 锂离子电池是二次能源，具有质量轻、体积小、无污染、放电能力强等优点，是 20 世纪动力能源的首选，广泛应用在各个领域，如航天供电系统、医疗供电系统、民 用电子产品中，最典型的是手机供电系统。目前中国鼓励大众创业，万众创新，在珠 三角以及沿海一带，崛起许多以锂离子二次能源为创新发展的厂商，力图进军锂离子 的研发，打造具有中国自主品牌的高性能锂离子电池。 锂离子电池的性能与充放电装置有关，其性能取决于充放电装置系统，鉴于此， 本文围绕锂离子电池组充放电特性。设计一款功能完善的充放电装置系统。 1.21.2 课题研究的意义课题研究的意义 日异月新的科技变化，许多电子产品都朝着集成化方向发展。供电方式也随之改 变，转为体积小、质量轻、放电能力强的锂电池供电。锂离子电池组对充放电装置要 求苛刻，充放电装置必须有较高自动控制精度。另外，锂离子电池由于过放，电压较 低，充电时需进行预充，电压升高后，才能采用恒压恒流充电，充电完成后，为防止 过充，系统必须自动判断，并断开充电电路保护电池。 锂离子电池组充放电平衡系统装置是电池能量的补充装置，关系到锂离子电池组 的使用寿命和指标，设计一款性能优良的充放电装置意义深远，故实现安全高效充放 电控制已成为锂离子电池组推广应用的关键技术。 1.31.3 课题的国内外研究现状课题的国内外研究现状 1.3.1 国内研究现状 自锂离子电池问世以来，锂离子电池能量补充装置应运而生，国内锂离子电池充 放电装置种类繁多，然而国家监督产品质量抽查结果中，40厂家生产的锂离子电池 能量补充装置不合格。有的就是一个简易变压器，缺少保护电路等，使用中易损坏电 池。 随着小型化电子设备的发展，许多厂家提出以涓流和恒流为主方式充电，进行技 术改良，不但提高充电效益，且在保护机制上实现过充保护、过流保护、过温保护等 功能。2008 年，联想公司研发的锂离子电池管理芯片，进一步推动锂离子充电器的技 术革新，该电池管理芯片功能齐全，适合市场上大部分锂离子电池，被许多生产充电 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 2 器的厂家使用，如宏碁笔记本使用的充电器就使用该芯片作为核心控制。 2010 年，芝嘉电源公司研发的锂离子电池充电平衡装置，突破锂电池充电过程中 的短板，结合涓流充电和恒流充电，根据不同锂电池自动调整充电电流和充电电压1。 但使用开关元器件，电路工作中温度过高，降低了充电效益，2012 年，航嘉电源公司 利用二次回流充电方式，设计出一款充电效益高的锂离子电池充电器，充电效益为 60%。 1.3.2 国外研究现状 1990 年日加公司为索尼公司研发的 F707 型数码相机锂离子充电装置，采用并联 恒流快充方式，由于采用并联方式充电，内阻比采用串联充电小，能快速进行能量补 充，但锂离子电池由于个体存在差异，采取并联充电方式，会降低电池使用寿命。 1995 年松下、三洋、汤浅、美国等电源研发公司先后研发了不同类型的锂离子电池充 放电装置，均取得了一定效果。 法国 SAFT 公司是著名的锂离子电池生产厂商之一，麦克斯先生是该公司的领军 人物，他提出了锂离子电池充电重点在于电流动态平衡，强调不同电池组之间千差万 别，充电方式也截然不同，简单的充电方式无法满足锂离子电池，在他的带领下， SAFT 公司研发了一款快速的充电平衡装置，采用智能脉冲法循环充电，2014 年日本 索尼公司电源研发人员松田山野，利用麦克斯这一原理，研发了针对串联法充电的锂 离子动态平衡充电装置，并且在充电通路中，串联一个电感量高的电感，串联电感后 使电流具有暂态效应，利用电流互补达到动态平衡，防止因大电流损坏电池。 总之，国内外研发和生产锂离子电池充放电装置都有各自的优缺点，本设计在汲 取国内外经验的同时，重点对锂离子电池动态电流平衡充电法进行研究，设计一款性 能稳定功能齐全的锂离子电池充放电装置系统。 1.41.4 课题研究的主要内容课题研究的主要内容 综合考虑锂离子电池安全充电及成本，以 STC12C5A60S2 为控制核心，LM2576- ADJ 构成 BUCK 降压变换电路，使用 INA168 时时检测充电电流，利用精准的 PI 算法 程序动态控制充电电流，有效克服锂离子电池充过充、过流、充电效率低等缺点，且 系统具有过温、过放等功能，当锂离子电池温度为 45时，发出报警声停止充电，电 池组放电到设定极限值时，系统自动保护电池，停止对负载供电，系统能对不同锂离 子电池组组充电，用户只需选择对应的充电按钮，就能对不同的电池组充电。 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 3 2 2 整体设计方案整体设计方案 2.12.1 BUCKBUCK 降压电路选择降压电路选择 方案一：以 LM2576-ADJ 集成电源芯片组成 BUCK 型电路恒流控制系统。结构简 单，且输出电压稳定可调。 方案二：由普通的场效应管组成降压电路，调节占空比宽度，调节电流大小。 方案比较：方案一 LM2576-ADJ 集成电源芯片，直接构成 BUCK 电路，电路设计 简单，电流容易控制和工作稳定，短时间内容易完成。方案二由场效应管构成的 BUCK 电路，还需加外部驱动电路，占空比要求严格，难度较大，短时间内不易完成。 综合比较，选择方案一。 2.22.2 电流控制选择电流控制选择 方案一：采用 STC12C5A60S2 自带的两路 AD 转换器采集采样电阻两端电压值， 与设定好的电压值比较，判断比较结果，编程控制单片机对输出电流补偿，最终恒流 输出。 方案二：运用 INA168 检测采样电阻电流大小，由 STC12C5A60S2 完成转换 AD 转换。 方案比较：方案一，采样电阻两端电压太小，AD 采样检测电流不准确，普通的补 偿控制达不到系统设计要求。方案二使用 INA168 检测电流，利用 PI 算法使充电过程 中电流动态平衡，整个系统的可靠性得到提高，优于其他方法，故选择方案二。 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 4 2.32.3 总设计系统框架图总设计系统框架图 0 至 32V 的直流电源输入后，一部分降压为 5V，为控制系统供电，另一部分由 LM2576-ADJ 构成 BUCK 降压电路，当锂离子电池充电温度超过设定值时，开启保护 电路，单片机通过 PI 算法时时检测充电电流，总设计系统框架如图 2-1 所示： 是 否 由 LM2576-ADJ 集成元 件构成 BUCK 降压电路 STC12C5A60S2 过压过温检测 LCD1602 液晶显示 输出电压电流检测 0 V36V 直流电源 5 V 电源 开启保护电路 断开保护电路 图图 2-1 总设计系统框架总设计系统框架 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 5 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3.13.1 系统供电电路系统供电电路 STC12C5A60S2 和液晶屏供电电压为 5V，采用传统三端稳压方式，选择 LM7805 进行稳压输出，对范围为 5-36V 的电压进行稳压，输出电压为 5V，电容 C4 容量为 0.1uf，耐压值为 10V，能滤除纹波干扰。如图 3-1 所示： 图图 3-1 系统供电电路系统供电电路 3.23.2 BUCKBUCK 电路设计电路设计 BUCK 降压电路的构成如下图所示 3-2 所示： 图图 3-2 BUCK 降压电路降压电路 （1）输入电容 C5 电容 C5 选择铝电解电容，PCB 布线时为减少电磁干，要靠近 LM2576-ADJ 芯片， 且使用短引线。vin 输入电压 10 V25 V，理论计算选取 1000 uF/50 V 的电解电容。 （2）续流二极管 D2 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 6 理论上二极管流过的电流必须大于 1.2 倍的最大负载电流，LM2576-ADJ 能够承受 连续输出短路，故二极管的反向电压等级至少为 1.5 倍的最大输入电压，选择 INA5822。 （3）电感 L 查阅 LM2576-ADJ 芯片手册选择 150uH 的工字形电感。当选择 150uH 电感时， LM2576-ADJ 发挥最佳功能。 电路输出最大电流 1A，电压 8.4V，最大功率 8.4W，电路有热损耗，电路总输出 效益不低于 70%。 3.33.3 输出电压和动态电流平衡设计输出电压和动态电流平衡设计 3.3.1 输出电压电路设计 vout 端串联 R10 和 R11 两个 100K 电阻，分压后经 AD2 送至送单片机 P1.4，利 用单片机自带的 AD 转换器进行模数转换，在 LCD1602 显示输出电压，电压采样电路 如图 3-3 所示： 图图 3-3 输出电压电路输出电压电路 3.3.2 动态电流电路平衡设计 （1）由 Is=Vs/Rs 可知，控制采样电阻 R12 两端电压，就能控制输出电流大小， 且 R1、同向放大器 OPA2134A、LM2576-ADJ 构成反馈电路，OPA2134A 的反馈端口 第二引脚和第一引脚分别和可编程数字电位器 TPL0501 的第一引脚和第二引脚相连， TPL0501 相当于同相放大器的反馈电阻，R12 阻值为 0.05 的贴片电阻。 （2）INA168 是专用的电流检测芯片，供电电压 5V，具有电流检测范围广、测量 精准、功耗低等优点，系统设计利用 INA168 检测充电电流，电流由 AD1 反馈到 STC12C5A60S2 第三引脚，即 P12 端口，利用单片机自带的 AD 转换器进行模数转换， 并与 PI 算法编程进行比较，单片机自动调整编程控制数字电位器 TPL0501，改变接入 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 7 电路反馈阻值，实现充电电流动态平衡输出，对应电流显示在 LCD1602 上，电路如图 3-4 所示： 图图 3-4 动态电流电路动态电流电路 3.43.4 控制电路和显示电路设计控制电路和显示电路设计 3.4.1 控制电路设计 （1）主控模块 STC12C5A60S2 是宏晶科技生产的 51 增强系列单片机，具有高速、低功耗、超强 干扰、自带 10 位 AD 转换等优点2。指令代码与 51 系列完全兼容，但处理速度比 51 快 10 倍，第 18 和 19 引脚接晶振振荡电路，第 9 引脚接复位电路，该单片机内部自带 复位电路，但为了方便使用，外接复位电路，第 20 和 40 脚分别接电源地和 VCC，引 脚如图 3-5 所示： 图图 3-5 STC12C5A60S2 引脚引脚 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 8 （2）STC12C5A60S2 复位电路 STC12C5A60S2 复位电路由电容 C3，电阻 R1 和微动开关组成，复位条件为第 9 脚保持高电平时间大于 2 个机器周期，rest 持续大于 2us 高电平即可，电路中 RC 常数 为 10K10uf=10ms，满足复位条件，电容 C3 选择 10 uF/20 V 的电解电容，电阻 R1 选择 10K，电路如图 3-6 所示： 图图 3-6 复位电路复位电路 （3）石英晶体振荡电路 STC12C5A60S2 工作频率为 11.0592MHZ，理论上震荡频率越高，单片机运行速度 越快，对存储器的速度要求也就越高。STC12C5A60S2 性能好坏，与 CPU 运算速度和 存储器有关，选用 612MHZ 并联谐振电路对电容值没有严格要求，但会影响振荡器的 稳定、振荡器频率高低、起振快速度等，晶振 XTAL 选择 12MHZ 石英晶体，C1 和 C2 选择 30pf 陶瓷电容，电路如图 3-7 所示： 图图 3-7 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 3.4.2 显示电路设计 LCD1602 为字符型液晶显示模块，常用 16*1、16*2、20*2 等类型，本设计选用 16*1，供电为 5V 的液晶显示器。控制第 5 引脚电平状态，可以对芯片进行读或写操作， 第 3 引脚接入电位器，对背光进行调节，系统设计只对芯片进行写操作，第 5 引脚接 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 9 地，即拉低此引脚电平，第 3 引脚接入 10K 多圈可调电位器 RW，D0 至 D7 为数据 和命令传输端口。电路设计如图 3-8 所示： 图图 3-8 LCD1602 液晶显示电路液晶显示电路 3.53.5 充电方式选择电路设计充电方式选择电路设计 由于锂离子充电方式的多样性，系统设计可根据拔码开关位置对应电池种类，确 定电池充满电的电压值，如果电池电压已经达到充满电的电压值，则使系统处于关断 状态，液晶屏右上角显示“finish” ，同时蜂鸣器发出断续的提示音；如果没有达到充满 电的电压值，系统会输出一个相应的脉宽调制电压并通过光耦来控制 MOS 管的导通脉 宽，将充电电流控制在合适的范围，并在右上角显示“charag*%”提示电池的充电程 度；过流、过充和过温情况时则关闭 PWM 信号，同时蜂器发出连续的报警音，液晶 屏上显示错误提示“E”,表一为对应的拔码开关所对应的不同锂离子电池组的充电电 压，图 3-9 为拨码开关位置示意图： 表一表一 不同电池组充电数据表不同电池组充电数据表 拔码开关位置电池类型最低充电电压最高充电电压 14.2v 单体2.85v4.3v 2 2 节串联电池组 5.7v5.6v 3 3 节串联电池组 8v 7.9v 4 4 节串联电池组 11v 10.9v 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 10 图图 3-9 拨码开关位置示意拨码开关位置示意 当系统检测到电池满足最低充电电压时，对相应电池充电并调整电流，电池充满 电时，切断电路保护电池，相应电池达不到最低充电电压时，视为电池报废或者不可 充电，充电方式选择电路如图 3-10 所示： 图图 3-10 充电方式选择电路充电方式选择电路 3.63.6 系统保护电路设计系统保护电路设计 3.6.1 充电过温保护设计 锂离子电池充电过程中，由于自身存在内阻，部分能量变为热损耗，导致电池温 度升高，若不采取保护措施，会损坏电池。 过温电路由 DS18B20 组成，该温度传感器具有占用资源少、采用单线通信、误差 较小等优点。DS18B20 接收数据时，I/O 为高电阻输入，发送数据时 I/O 为高漏输出， 故需接入上拉电阻，上拉电阻 R3 的阻值为 4.7K，数据端口和单片机控制端口连接， 电路如图 3-11 所示： 单体电池 2 节电池组 3 节电池组 组 4 节电池组 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 11 图图 3-11 DS18B20 传感器电路传感器电路 锂离子电池温度超过 45，蜂鸣器发出报警声，Q2 在电路中具有电流放大作用， 基级电阻 R4 和 R5 为 1K，Q2 的放大倍数 为 120，放大电流值足够驱动蜂鸣器发声， 单片机 P10 端口电平发生跳变，输出低点平，驱动三极管 Q1 工作，LM2576-ADJ 控 制端口 ON/OF 从低电平拉高，关闭整个系统，电路如图 3-12 所示： 图图 3-12 过温保护电路过温保护电路 3.6.2 充电过压保护电路设计 LM339N 和 74LS04 以及 1N4738 组成过压保护电路。 LM399N 同相端电压超过 设定值时，电路产生控制信号传送到或门电路，或门电路输出脉冲信号，送至控制电 路输入端，控制电路由三极管组成共射极开关电路，发生电平的跳变，完成对 LM2576-ADJ 开通和关断控制，电路如图 3-13 所示： 图图 3-13 过压保护电路过压保护电路 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 12 3.6.3 放电保护设计 锂离子放电不是无限的，当放电低于极限电压值时，若继续放电就会损坏电池，系 统设计放电保护功能，当电池放电过低时，系统自动切断负载，不在输出电流，从而 保护电池。LSP 锂电池监测模块，是常用的电池放电管理模块，该模块使用 OVC 安时 积分法，安时积分法计算锂电池容量非常准确，同时 LSP 锂电池监测模块还能显示电 流、电压、电池温度，为锂离子使用提供了动态数据，时时反应锂电池的放电状态， 图 3-12 为外形图，图 3-14 为 LSP 锂电池管理模块接线图： 图图 3-14 LSP 锂电池管理模块锂电池管理模块 图图 3-15 LSP 锂电池管理模块接线锂电池管理模块接线 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 13 4 4 软件程序设计与实现软件程序设计与实现 4.14.1 软件设计流程软件设计流程 程序编写须具有简洁、直观、可读性强、代码执行效益高等特点，系统程序设计 分为主函数和其他子函数，子函数又分为 PI 算法控制程序、LCD1602 液晶显示函数、 蜂鸣器报警函数、DS18B20 温度传感器函数。在主函数中调用对应的子函数，就能实 现对应的功能，更方便程序模块化调试和代码书写，程序总流程如图 4-1 所示： 图图 4-1 程序总流程程序总流程 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 14 4.24.2 PIPI 控制原理和控制原理和 PIPI 函数函数 4.2.1 PI 控制原理 工业设计中，PI 算法常被使用，特别是反馈电路中， PI 控制包括比例调节和积分 调节。 比例调节：按照比例变化反应系统偏差，当系统出现偏差时，通过比例调节，补 偿系统偏差3。 积分调节：按照积分变化反应系统偏差，积分调节由 PI 调节器或 PID 调节器组成， PID 算法形式结构如图 4-2 所示。 图图 4-2 PID 算法形式结构算法形式结构 通过 PI 控制比例算法，使控制能迅速反应误差，从而减少稳态误差。除了系统控 制输入为 0 和系统过程值等于期望值这两种情况，比例控制都能给出稳态误差4。当期 望值有一个变化时，系统过程值将产生一个稳态误差。但是比例控制不能消除稳态误 差，比例放大系数的加大会引起系统的不稳定5，响应曲线图如图 4-3 所示： 图图 4-3 比例比例(P)控制阶跃响应曲线控制阶跃响应曲线 积分控制中，控制器的输出与输入误差信号成积分成正比关系，为了减小稳态误 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 15 差，在控制器中加入积分项，积分项的误差取决于时间的积分，随着时间的增加积分 项会增大6。这样，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器 的输出增大使稳态误差进一步减少，直到等于零7。 积分(I)和比例(P)通常一起使用，称为比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳 态后无稳态误差。如果单独用积分(I)的话，由于积分输出随时间积累而逐渐增大，故 调节动作缓慢，这样会造成调节不及时，使系统稳定裕下降7，响应曲线图如图 4-4 所 示： 图图 4-4 积分积分(I)控制和比例积分控制和比例积分(PI)控制阶跃相应曲线控制阶跃相应曲线 为了确定过程的临界周期 Pc 和临界增益 Kc，控制器会临时使它的 PI 算法失效， 取而代之的是一个 ON/OFF 的继电器来让过程变为振荡8。这两个参数很好的将过程 行为进行了量化以决定 PID 控制器应该如何调整来得到理想的闭合回路性能9。 4.2.2 PI 控制函数 由 STC12C5A60S2 组成的数字控制系统控制中，单片机通过 PI 算法，把控制量反 馈回控制源，PI 控制函数如下10： ypedef struct PI double SetPoint; / 定义一个双精度的变量 Desired value double Proportion; / 比例常数 Proportional Const 变量 double Integral;/ 积分常数 Integral Const 变量 double LastError;/ Error-1 double PrevError; / Error-2 double SumError; / Sums of Errors 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 16 double PICalc( PI *pp, double NextPoint ) /PI 计算函数 double dError, Error; Error = pp-SetPoint - NextPoint; / 偏差 pp-SumError += Error; / 积分 pp-PrevError = pp-LastError; pp-LastError = Error; return (pp-Proportion * Error / 比例项 + pp-Integral * pp-SumError / 积分项 void PIInit (PI *pp) /PI 参数初始化函数 memset ( pp,0,sizeof(PI); 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 17 5 5 系统测试系统测试 5.15.1 主要测试仪器仪表主要测试仪器仪表 表二表二 测试仪器、仪表测试仪器、仪表 5.25.2 测试方法测试方法 使用可调式直流稳压电源、数字万用表、滑动变阻器、示波器等进行调试。改 变滑动变阻器阻值，用数字万用表测量输出电压，毫伏表测电流，对测得的数据进行 比较和计算，得出每组数据对应的电源工作效益。 当电池饱满时，接上负载（可变电阻器） ，监测电路当前流过电池的电流、以及当 前电压、保守估计电池可放电时间、当放电到达设定的放电最低截止电压以及电流过 载时，电路自动保护，切断对负载供电，从而保护锂电池，测试数据表格如表三和表 四所示,表四为 BUCK 电路单独测试时的效益，即断开负载时候的 BUCK 电路变换效益。 表三表三 参数记录及测试数据参数记录及测试数据 实际电压显示电压实际电流显示电流输入电压总电流效率有用效率 2V2.1V1A1.1A8V1.5A68%65% 2.3V2.6V1.1A1.2A9V1.6V72%71% 2.5V2.7V1.2A1.4A10V1.7A78%74% 3V3.6V1.3A1.6A11V1.8A80%76% 4V3.7V1.5A1.7A12V0.9A81%78% 仪器型号精度厂商 滑动变阻器Bx7-140.05%上海电器厂 示波器UTD2102CEL 3% 学生电源SS1710+0.1% 数字万用表FLUKE17dB美国 毫安表1N470 上海电器厂 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 18 表四表四 BUCK 电路输出监测数据电路输出监测数据 输入电压输入电流输出电压输出电流输出功率效益 36V0.6A 5V4A20W92.6% 36V1.4A12V4A48W95.2% 36V1.6A18V3A54W93.7% 36V2.1A24V3A72W95.2% 5.35.3 测试结果分析测试结果分析 测试数据表明，利用 PI 算法，动态电流保持在 1A 左右，充电效益比传统的充电方 式提高，达到设计要求，BUCK 电路效益明显也高于普通的可控硅 BUCK 电路。 安顺学院 2016 届本科毕业论文（设计） 19 6 6 结论结论 本文围绕锂离子电池组充放电动态平衡进行设计，重点介绍了锂离子电池组的充 电原理与充电方法、充电模块的设计思想和系统结构。以 ST