摘要当下，多数新能源汽车利用锂电池组，特斯拉是其中一个例证，它作为一款新能源汽车，在2016年第三季度于美国的销售额已然超越了传统车型（诸如奔驰S系列、宝马7系列等）。为确保便携设备正常运作，对其内置锂电池予以实时监控是有必要的。基于DS2438电池监测芯片研发的锂电池监控装置能够达成锂电池状态实时监测，在状态异常之际借助蜂鸣器自动报警。这个装置借助STM32微控制器，控制DS2438电池管理芯片，控制与之相应的外围电路，达成对锂电池温度的测量，达成对锂电池电流的测量，达成对锂电池电压的测量，达成对锂电池剩余容量的测量，还能够把数据经由串口通信传送到PC机 。

关键词：锂离子电池组；一致性监测；STM32；DS2438

引言

处在环保要求持续提高的当下，乘坐电动汽车外出已然成为一种时代潮流，锂离子电池电极是由低密度的锂化合物以及纯碳构成的，故而十分轻巧，比能量较高，离子电池不存在记忆效应，这致使锂离子电池在日常使用中的维护变得较为简便，然而锂电池在过度放电时易于损坏，并且无法在温度较高的环境里正常运行，锂电池已然成为便携式设备的首选电源，伴随便携式设备数量的增多，对于锂电池的需求数量日益增大 。可对锂离子电池开展监测，借此能保障锂电池于温度、电压以及电流适宜的情形下开展工作，因而对锂电池进行监测是颇为重要的。在本论文里，经由软件与硬件这两部分的设计剖析，设计出了用于监测锂电池的装置，具备一定的实际意义。

1锂电池组单体一致性评价的研究现状

锂电池组单体一致性评价的研究现状主要在于，电化学方面的单体电池，得通过形成电池组，以此来满足动力设备具体应用的需求，而成组电池系统跟单体电池不同的关键问题，便是电池组的一致性问题。成组电池的一致性问题致使的电池循环使用寿命缩短，能量效率降低，以及过充放安全问题，引发了广泛的重视。因为电池制造工艺水平等和国外存在不少差距，所以我国很早就展开了电池组一致性的相关研究。即使是一致性良好的电池组，使用一段时间后，其一致性会越来越差，进而导致一系列问题。随着对一致性研究的深入，国际上开始重视对一致性问题的研究。针对一致性的研究，可分为针对初始状态的初始一致性研究，以及在使用过程中体现出来的二次一致性研究。初始一致性又被称作一次一致性，也就是锂电池组初始状态的一致性情况，主要应用于电池单体的成组选配，它由电池的生产材料、制造工艺以及电池自身老化情况所决定。二次一致性研究评价在电池使用进程里得以应用，为用户与电池管理系统的日常维护及电池组均衡提供支持，缘由是电池组使用条件存有差异。电池组一致性呈现渐变态势，当下对电池组一致性演变机理尚处于定性解释时期，一致性演变机理与影响因素的剖析研究能够用以指导电池组单体的筛选成组以及成组后的电池管理，而依据一致性演变机理构建的电池组通过均衡减小不一致性的均衡策略得以确立。开展电池组一致性评价方法研究，电池组一致性的评价基础在于获得单体状态，可是在单体状态参数里，要实时精确获取单体容量、内阻、SOC仍然是当下国际研究的热点与难点，所以基于单体容量差异、内阻差异、SOC差异的一致性评价方法面临诸多困难。并且电池系统BMS的均衡策略必须以电池组一致性的可靠评价为基础。(2)关于电池组一致性的应用研究：存在应用于电池组的成组筛选以及电池系统均衡的情况，依据电池组一致性的演变机理和评价辨识方法来选用电池组的选配方式与均衡策略。另外主要应用于电池组的故障诊断，在电池组发生故障之际，要是某单体相较于其他单体存在较大的不一致性，能够通过一致性相关机理分析来确定电池组问题产生的缘由是由不一致性所致还是其他故障。当前，在电池实际生产过程中对锂离子电池一致性尚无具体统一的标准要求以及表征。对于行业标准QC/T743－2006 ，它只是提到运用标准差 δ去对电池单体以及电池组模块之间的一致性予以评价，而标准IEEE1625－2008 ，同样只是针对电池生产过程的稳定性提出了要求，还间接提到了生产过程对电池组一致性所产生的影响，然而却没有给出其评判的标准。当下，电池生产企业大多采用某一荷电状态SOC之下的开路电压OCV 、某一放电倍率之下的实际放电容量以及充放电曲线等指标来对电池组的一致性进行评价。但是，这种评价方法，仅能对特定条件下的电池组一致性予以表征，无法精准反映出在其他电流、其他温度之时的情况，并且不能对锂电池充放电循环过程里的一致性演变状况作出预测。

2监测电池一致性的重要性

监测电池一致性重要性体现在以下方面，首先，监测装置报警功能经专家实验发现，正常使用维护的锂离子电池很难爆炸，只有全新且充满电的锂离子电池存在一定爆炸风险，那些使用过一段时间的电池，其内部材料钝化，危险性降低，对全新小型电池进行击穿实验，并非每个都会爆炸，但是为防止类似三星手机电池爆炸这种小概率事件发生，有必要对使用的锂离子电池进行状态监测，及时察觉异常，预防电池爆炸，保护用户安全。其二是软件设计，锂电池监控装置软件程序涵盖四个部分，分别为：电池管理芯片测试程序，报警程序，通信程序以及存储器读写程序。DS2438电池管理芯片测试程序用以达成对电池电流、温度、电压、剩余容量的测量，报警程序于异常状况时开启蜂鸣器报警，存储器读写程序达成对数据的存取，通信程序达成STM32与上位机的通信。

3基于电池电压的锂电池一致性评价

针对锂电池一致性评价，其基于电池电压展开，主要做法是，借助数据采集所获取的各个电压单体值，据此计算出电池的电压平均值以及电压标准差。电池电压平均值能够用以显示电池组整体电压的平均水平，由此可知，电压标准差能够进行表示，其体现的是电池组中单体各个电压之间的离散程度。也就是说，在电池组单体里，电压标准差越小，各个电池单体的电压偏离程度就越小。进而能够得出，每个电池组单体的电压一致性越好。相反的情况是，倘若电压标准差越大，那么电池组中单体电池电压的偏离程度就越大，相应地，电池组单体的电压一致性就越差。

4电池的分选方法

先是容量电池化成后，会给电池做一次恒流恒压充电即CCCV，借此让电芯达成满充状态，接着在恒流放电也就是CC至电池的截止电压，将此过程测出的放电容量当作电池的标准分选容量。容量分选的目的在于挑出容量相近的电芯来组成电池组，尤其是组成串联模块时，单体的容量得很接近。其次是直流内阻，直流内阻是运用直流方法在电池两端接上放电负载，记录电池放电前后的电压差与放电电流差异的比值，从而得出的计算内阻。电池从空载状态转变为突然放电时，会因电池内部存在的极化现象而产生一个电压降，而且这个电压降会依据电流增大的情况相应增大，极化的产生涵盖浓差极化、欧姆极化以及电化学极化，欧姆极化源于电子经过诸如极耳与集流体焊接这般的接触阻抗，还有活性物质、导电剂自身的固相阻抗以及电解质的液相阻抗。

结束语

无论如何，于国内同类型产品设计里，运用DS2438的情形相对较少，监测装置选用该款芯片主要是基于如下这些缘由：其一，它跟手机、平板电脑等便携式设备具备优良兼容性能；其二，它内部设置有电流、电压数模转换器，能够直接对电压、电流进行测量，通过此还能够间接推算出剩余容量；其三，它属于一款贴装芯片，体积较小，能够粘贴在有待检测的电池表面；其四，它内部装有一个温度传感器，能够对电池温度予以测量。STM32控制芯片是意法半导体公司所推出的产品，它与51单片机存在着较大差异。归属官方固件库的STM32具备程序编写便利的特征，是无需查阅寄存器表的；借助RS232的形式来进行数据的传输，其采用的是通用通信协议。当电池的温度超过50℃之时，便会启动蜂鸣器进而使之发出响声，以此向用户致以报警。在后续开展的研究里面，打算于电路之中去增添充放电控制模块，以便让装置拥有智能化的特性。