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1、河北工业大学硕士学位论文动力锂离子电池充放电安全保护电路的实验研究摘要锂离子电池能量密度高,难以确保电池的安全性,在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,容易使内压上升而产生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,降低可充电次数。因此锂电池的过度充电、过度放电及过电流保护很重要,所以通常都会设计保护电路,用以保护锂电池。本文详细介绍了采用LPC768单片机为控制核心、恒流-恒压充电模式的锂离子电池充电保护电路的硬件、软件设计。利用LPC768单片机强大的判断
2、和逻辑运算能力及软件的灵活性，实现了对锂离子电池充电状态的监测和对锂电池过度充电及过电流的保护功能。应用光耦、运算放大器等电器元件对电池组中的每一节锂电池进行实时监测，防止其过度放电。利用逻辑运算方法和触发器功能实现了对整个锂离子电池组过放电断开保护的控制，较好地对锂离子电池组放电过程进行了监测和保护。本文的创新点是并联充电、串联放电的动力锂离子电池充放电方式；关键技术是对每一节锂离子电池充放电过程进行实时监测，保证电池组充放电过程的安全性。本研究主要完成的工作如下：1.对充电模式和充电方案进行了多种分析设计，最终选择了恒流恒
3、压的充电模式、并联充电的充电方案，保证了充电过程的均衡性。2.选用了LPC768单片机做为充电器的核心控制单元，通过CD4067多路模拟开关实现了对十路锂离子电池的充电状态的实时监测，保证了充电过程的安全性。3.利用LabVIEW程序进行数据解析，不仅可以得出每一节电池的充电状况，而且可以验证充电器是否正常工作，发现充电器故障的原因，增强了充电保护电路的实时监测能力，即充电的可靠性。4.对放电保护电路的设计上，在原始方案的基础上进行了优化设计，使锂离子电池组在放电时出现过放电、过电流、过温度等异常现象时，保护电路能够及时切断放
4、电回路，并且防止了因锂离子电池电压回升而导致的自激振荡。关键字：锂电池，并联充电，串联放电，保护电路，过程监测i动力锂离子电池充放电安全保护电路的实验研究EXPERIMENTALRESEARCHOFPOWERFULLITHIUM-IONBATTERYCHARGINGANDDISCHARGINGSECURITYPROTECTIVECIRCUITABSTRACTLithium-ionbatteriesaredifficulttomakesuretheirsecurityduetoitshighenergydensity.Inthe
5、stateofovercharge,batteries’temperaturewillriseandenergywillsuperabound,soelectrolytedecomposesandthatbringsgaswhichiseasytomakeinsidepressureriseasaresultthatthedangerslikeself-ignitionandburstcouldtakeplace.Contrarily,inthestateofoverdischarge,batteriescapabilitya
6、ndendurancewillgotothebadbecauseofelectrolytedecomposingleadingrechargetimesdecrease.Consequently,itisimportanttopreventlithium-ionbatteriesfromovercharging,overdischargingandovercurrent，soprotectivecircuitisusuallydesignedtomakesurethebatteriesbesafe.Thispaperdeals
7、mainlywiththehardwareandsoftwaredesignofthechargingprotectivecircuitforlithium-ionbatteries,whosecontrolcenterisLPC768andchargingmodeisconstantcurrent-constantvoltage.BymakingfulluseofthepowerfuljudgmentandlogiccalculationofLPC768aswellastheflexiblesoftware,thispape
8、rteststheworkingconditionofthelithiumbatteriesandrealizestheprotectionperformanceofoverchargingandovercurrent.Thepaperwatcheseverylithium-
