電池組結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成

電池組結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成可分為低溫鋰電池和管理系統(tǒng)兩大部分，一個(gè)是電池電芯，一個(gè)是電池保護(hù)板和其它線材附件，管理系統(tǒng)的保護(hù)功能是通過電流正負(fù)回路的兩個(gè)保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成的，其中正端的保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的專用IC 來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成了保護(hù)功能的第二道“防線”。

上圖給出了電池組結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖。電池部分由4 組電芯串聯(lián)而成，每組電芯包含了8 節(jié)并聯(lián)的2.5Ah 單體鋰電芯。

根據(jù)系統(tǒng)功能的定義，智能電池的功能框圖可以用圖3.6 來表示。管理系統(tǒng)按功能可以劃分為探測(cè)機(jī)構(gòu)、判斷和決策機(jī)構(gòu)、電量估算機(jī)構(gòu)、信息交換和存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、均衡機(jī)構(gòu)。探測(cè)機(jī)構(gòu)完成電流傳感、電壓采集和溫度探測(cè)等功能。電量估算機(jī)構(gòu)則由探測(cè)機(jī)構(gòu)提供的電流數(shù)據(jù)，結(jié)合電池現(xiàn)有的狀況，經(jīng)一整套算法流程估算出剩余電量。判斷和決策機(jī)構(gòu)用來研判是否出現(xiàn)過電流、過電壓、過放電、過溫度等異常狀況，并且根據(jù)電池的狀況做出決策，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)充放電通路的導(dǎo)通和斷開。信息交換和存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)用來完成和儀表設(shè)備的信息交換以及異常信息的記錄的功能。充電過程中均衡機(jī)構(gòu)可以消除由于電芯的差異而引起的各節(jié)電芯充電速度不一致的問題。

系統(tǒng)工作流程

按功能模塊系統(tǒng)可分為異常監(jiān)控模塊、異常處理模塊、通信和記錄模塊、電量估算模塊和低功耗管理模塊，上圖顯示了智能電池的工作流程圖。按照電池各項(xiàng)參數(shù)的特點(diǎn)可將監(jiān)控參數(shù)分成快速響應(yīng)參數(shù)和慢速響應(yīng)參數(shù)兩個(gè)類別。快速響應(yīng)包含了充電電流和放電電流，這兩個(gè)參數(shù)的值會(huì)由于不當(dāng)?shù)牟僮骰蛲獠凯h(huán)境的突發(fā)狀況發(fā)生突變，這需要系統(tǒng)有非?？斓捻憫?yīng)速度，以保證在出現(xiàn)電流異常的時(shí)候能夠及時(shí)處理。慢速響應(yīng)包含了電芯電壓和電池溫度兩個(gè)參數(shù)。電芯的電壓波動(dòng)主要由于電池的充放電引起的，在某一段時(shí)間內(nèi)數(shù)值比較穩(wěn)定。放電情況下電池的容量越大電壓變化的越緩慢，充電情況則正好相反。電池溫度的變化主要由電芯在充放電過程中鋰離子在正負(fù)電極的嵌入和脫嵌造成的。出現(xiàn)短路或大電流的異常情況時(shí)，電芯的內(nèi)阻作用也可能造成瞬間的溫升，但這種異?？梢酝ㄟ^電流的監(jiān)控來預(yù)防。根據(jù)快速響應(yīng)和慢速響應(yīng)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，將監(jiān)控分成連續(xù)監(jiān)控和周期性監(jiān)控兩種。連續(xù)監(jiān)控功能需要全天候工，故這部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要非常重視低功耗的設(shè)計(jì)；周期性監(jiān)控是間歇性的工作方式，工作周期的長度可以綜合功耗和電路的精確度來考慮。

低功耗管理模塊是系統(tǒng)中節(jié)能的核心工作部分，它掌管著所有功能模塊何時(shí)開始工作開始何時(shí)停止工作。上文中提到的連續(xù)監(jiān)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(jiān)控功能則由低功耗管理模塊來決定起始工作時(shí)間。

工作的流程大致如下：低功耗管理模塊首先等待監(jiān)控周期的到來，開啟周期性監(jiān)控模塊，同時(shí)將監(jiān)控的數(shù)據(jù)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(jù)監(jiān)控的反饋結(jié)果作出相應(yīng)的處理，并將之記錄在存儲(chǔ)器中。外圍設(shè)備可以讀出這些異常日志。電量估算功能模塊則根據(jù)監(jiān)控提供的電流數(shù)據(jù)開始對(duì)用電的流量進(jìn)行積分統(tǒng)計(jì)，由此估算出剩余電量和剩余的續(xù)航時(shí)間。這兩項(xiàng)估算結(jié)果定時(shí)向儀器報(bào)告，以保證智能電池不發(fā)生電壓過低而被迫自動(dòng)關(guān)機(jī)的惡性事件。