浅析一种自放电检测电路的设计

一种自放电检测电路的设计

自放电是由电池内部因素引起的，而不是由外部因素引起的。一般来说，电池的自放电性能是由正负电极、蓄电池隔板和电解液的性能决定的，并受制造工艺和生产要求的影响。然而,自放电的大小不是固定在电池寿命,也是电池的老化程度、SOC和电池的温度环境,等,和坏的充电和放电系统和工作条件也会影响电池的自放电。

 

除了生产过程和使用方式不当造成的自放电外，影响电池自放电的因素只有温度、电池荷电状态和电池寿命。其中，温度对电池自放电的影响明显。温度越高，电池内部的化学反应越活跃，导致电池自放电的化学反应随着温度的升高而加速。因此，温度越高，电池的自放电速率越大。在电池的储存和使用过程中，应将电池保持在较低的温度范围内，以避免因电池外部或电池本身的温升而增加自放电，使电池性能下降。SOC表示电池的充电状态。电池在不同荷电状态下，自放电大小也不同。一般来说，锂电池的荷电状态越大，自放电现象越明显。寿命表示电池的老化程度。随着电池持续老化，其内阻持续增加，电池的充电保持能力下降。我们常见的手机电池待机时间越来越短，是由于电池老化，在这个过程中，除了内部极化现象严重外，自放电也增加了。

 

自放电检测电路是自放电检测方法的核心体现。根据容量守恒法，有必要监测维持电池荷电状态或电压不变所需的电量。因此，有必要在自放电检测电路中为电池建立充放电控制电路，以检测电压稳定时的充电电流。自放电检测模块的功能框图如下图1所示。

 

 

参考电压作为自放电检测电路的输入，由D/A转换模块根据给定的数字量MSP430F149转换模拟电压得到。参考电压可通过按键手动设定，测量电池在不同电压下的自放电。首先，通过电压比较环节，将基准电压与实际电池的实时电压进行比较，确定电池电压与基准电压的差值。当电池电压高于参考电压时，充电电路停止工作，电池通过负载电阻自动放电。当电压低于参考电压时，充电电路开始工作并充电，直至电池电压稳定。此时充电电流为充电电压与电池通过负载电阻放电的电流和自放电电流之和。此时测量充电电流，计算放电电流值，两者之差即为电池的自放电电流值。

 

另外，虽然参考电压模块发送的电压原则上已经是直流的，但仍然不可避免的会与杂波混合，这可能会导致检测电路的振动，所以需要设置低通滤波器来滤除高频干扰。考虑到当f > f0即信号频率大于通带截止频率时，一阶低通滤波器的对数幅频特性仅在慢速-20db/ 10倍频率时下降，电压放大系数不能立即降至零。过渡频带宽，滤波性能差。因此，采用二阶低通滤波电路。