摘要：基于大规模生产中成本等因素的考虑，相关人员研发出一种性能比较可靠合理的价格，并且能够实现无人操作与可以实时反馈测试信息的锂电池测试设备，此设备采用单片机控制测试的仪器对电池电性能参数进行收集，从而实现锂电池电性能的自动化测试。
关键词：锂电池；生产测试；微处理器；自动化
1、车用锂电池的种类和锂电池的发展情况
1.1车用锂电池的种类
随着车用锂电池研究领域的不断拓展，其技术也不断取得突飞猛进的进展，先后出现了钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂等多种类型的锂离子电池。
钴酸锂材料其含有贵重金属成本较高，抗滥用能力差，安全性能较差，不适合于大型动力电池领域推广应用。
三元材料也是一种高容量的正极材料，电压平台与钴酸锂一致，循环性能优异，安全性能相对较好，可大电流放电，适合于中型高档电子产品或要求大电流工作的场所，但该材料价格昂贵，也不适宜大型动力电池上使用。
锰酸锂材料具有较高的电压平台，良好的安全性能、丰富的资源和低廉的价格。经过多年的研究，锰酸锂材料的性能得到较大的改善，现在的锰酸锂具有良好的常温循环和高温循环性能，是目前动力电池领域广泛采用的正极材料。
磷酸铁锂材料是最近几年快速发展起来的一种新的正极材料，其具有较高的克容量，稳定的充放电平台，良好的安全性能，较好的低温性能以及良好的循环寿命，在动力电池和备用电源领域具有广阔的应用前景。
1.2目前锂电池在我国的发展情况
当前，我国社会经济的不断发展，在未来，传统的汽油车将会被新能源汽车所取代，锂电池作为新能源汽车的核心动力，已经被众多业内人士所看好。由于众多客观因素的影响，我国对于锂电池的研究要晚于欧美等发达国家，但锂电池这几年在我国的发展速度非常迅速。我国在该领域的发展上，一直致力于研发工作，让锂电池技术赶超欧美发达水平。
2、锂电池测试平台
测试平台结构如图1所示。电池充放电设备为HT-V5C200D200-4，最高电压为5V，测试精度可达0.1mV；在测试过程中，被测电池放置在温箱中，以保持测试所需的环境温度，电化学工作站用于测量电池的交流阻抗谱和固定频率下的阻抗值，其测量的频率范围是10μHz~4MHz，交流振幅为1mV~1V，频率精度为0.0025%；测试电池为软包35A?h能量功率兼顾型锰酸锂电池，正极材料为尖晶石结构的LiMn2O4材料、负极材料为人造石墨、电解液为LiPF6锂盐溶液，电池采用铝塑膜作为外壳。
图（1）测试平台结构示意图
3、锂电池自动测试系统的分析
3.1测试功能
通过实践证明，锂电池的寿命、容量以及安全等主要的性能与指标都可以在锂电池内阻当中表现出来，锂电池的容量越大内阻就越小，其内阻值的变化可以预测出锂电池的安全性能及其寿命。由此可见，衡量锂电池性能的一个重要技术指标就是锂电池内阻。而电压测试和内阻测试是锂电池电性能所集中测试的系统，其测试系统通过单片机的控制测试仪表来实现锂电池电压与内阻的测试、数据分析及其测试信息的显示和传输等。
3.2硬件系统
硬件系统的核心处理器是S3C2410芯片，S3C2410芯片在三星公司中一款性价比为32位的微控制器，内含有32位的ARM920T内核，其主频高达203MHz，内置16KB程序存储器与数据存储器、四通道的DMA以及三通道的UART等。而扩展64M的Flash用于存储Windows CE嵌入式操作系统和应用程序的代码等等。按照以太网控制器CS8900A来扩展一个10M的以太网端口吧系统接入Internet网，从而实现远程的监控。除此以外，系统还设计了LED显示和键盘来实现人机界面。如图2锂电池电性能测试系统框图所示，S3C2410依据串口总线来控制安捷伦34401万用表，从而实现电压和内阻的测量。单片机在读取数据之后，按照设定的测试范围来对数据进行分析处理和显示，并且要实时传输到上位机来实现远程的监控，单片机还可以同时按照程序自动控制继电器来实现执行元件的运行，并配合仪表完成自动化测试。除此之外，本系统还可以通过按键手动设置控制来测试系统。
图（2）锂电池电性能测试系统框图
3.3系统软件设计
3.3.1搭建Windows CE平台
从S3C2410芯片中移植Windows CE嵌入式操作系统需要注意的是，首先需要按照实际的创建驱动程序和硬件配置操作系统来制作映像文件，然后通过串口下载映像文件。系统平台搭建移植后可以创建应用程序的开发平台，而软件开发工具包SDK推出了EVC应用程序的开发工具，不仅促使了平台搭建的简化，还可直接在EVC上进行应用程序的开发、调试以及运行。
3.3.2软件设计的应用
按照锂电池电性能测试的要求，设计软件流程图，本系统软件采用模块化的程序设计，整个测试程序有串口通讯模块、初始化模块、数据处理模块、继电器控制模块、远程通讯模块、测量模块以及显示模块等。该系统启动后，首先进入初始化模块读取锂电池测试配置文件所设定的测量范围，程序则调用继电器控制模块程序来完成执行元件的控制，然后再通过串口控制测量仪表来进行测量，单片机在得到测量数据后，调用数据处理模块来完成数据处理信息，显示并且通过以太网传输信息给上位机。而测量数据采集是该系统软件的核心，即单片机通过串口控制仪表进行数据烦人采集，
结束语
总之，本文以标准测试仪器与嵌人式系统相结合开发的锂电池电性能测试系统实现了自动化测量与远程监控，避免了人为测量误差，提高了生产效率和信息化管理水平。通过实际应用验证该设计实现了锂电池电性能的自动化测量，为锂电池大规模生产提供可靠的测量平台。
参考文献
[1]刘奇.锂电池自动测试系统设计[J].电子设计工程，2014．
[2]杨德甫.电池内阻测量方法分析[J].延安大学学报，2013．
论文作者:林道真
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/5
标签：锂电池论文; 测试论文; 三星论文; 系统论文; 性能论文; 测量论文; 内阻论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;