锂离子动力电池组的监测系统设计与实现

1 引言

蓄电池是一种以放电方式输出电能，以充电方式吸收、恢复电能的电源。由锂离子动力

电池构成的低压电源，是水下机器人系统中的关键设备。对锂离子电池的维护管理不当将直
接影响锂离子电池的使用效益和寿命，甚至直接损坏锂电池，从而影响水下机器人整体性
能，严重情况下还会导致机器人的安全事故。通过在线测量锂离子动力电池组的参数，可以
及时了解锂离子电池的工作状态、工作特性及锂离子电池需要维护情况，因而锂离子动力电
池的在线监测系统的研制势在必行。

为了实现锂离子动力电池参数的监测，首选需要设计参数采集模块，将锂离子动力电

池的电压、电流、温度等参数采集出来，同时上传到带有

A/D 转换模块的单片机中，对这些

数据进行记录和显示。

2 锂离子动力电池组的监测系统概述

本系统采用分散数据采集和集中数据处理，分别设计电压采集电路、电流采集电路、温

度采集电路，然后把数据都输送到单片机进行集中处理。系统结构图如图

2-1 所示。

图

2-1 系统结

构图。

本系统监测的

对象是国家

863 项

目水下机器人系统的锂离子动力电池组，用的是深圳雷天科技生产的

TS-LFP160AHA 型号

的锂离子动力电池，电池组由

8 块单体电池组成。需要监测每块单体电池的端电压，并做出

过压、欠压判断；需要多点测温度，监测每块电池的温度以及电池组所处环境的温度、湿度；
由于

8 块单体电池串联，所以只需要测出串联电流，并做出过流判断。

本文采用了

TMS320LF2407A 芯片。采用此芯片作为电池监测系统的 CPU 还体现在以

下几个方面：

1.节能，节能已经成为现代电子设备设计的一个热点问题。当设备由二次电池来作为电

源的时候，节能问题则变得更加突出和重要。本设计使用的

DSP 由 3.3V 电源供电，减小了

控制器的损耗。芯片电源管理包括低功耗模式，能独立将外设器件转入低功耗模式。

2.16 通道输入的 A/D 转换器。这一点对于多路采集子电路很有意义。可以直接将采集电

路的输出接到

DSP 的 A/D 转换通道。而不必在 DSP 外面再设 A/D 转换电路。

3.40 个可单独编程或复用的输入输出引脚。可用于安全开关及其它外设电路的控制。