一種新型電池組單體電池電壓檢測方法

2、信號調理電路設計

由于圖2中的線(xiàn)5和6上既存在有用的差分信號也存在共模信號，為了能夠抑制共模信號的影響，采用差分放大電路對差模信號進(jìn)行放大，其電路如圖3所示。根據運算放大器的特性，得到電路的輸出信號與輸入信號關(guān)系為：

這里取R1 = R2 =10 kΩ，R3 = R4 = 5 kΩ，R1、R2、R3、R4均為精密電阻，因此有：

由于差模信號V+-V-可正(測量偶數標號電池)可負(測量奇數標號電池)，所以必須提高Vref 以便進(jìn)行模數轉換。

圖3 差分放大電路

從上述分析可以看出，整個(gè)信號調理電路只需要4個(gè)精密電阻和一個(gè)運算放大器，非常簡(jiǎn)潔，而且運算放大只有在需要測量時(shí)才與相應的電池相連，不存在文獻[5]提到的漏電流問(wèn)題。

3、開(kāi)關(guān)矩陣的設計與優(yōu)化

開(kāi)關(guān)矩陣由光耦AQW214EH構成，它具有導通電阻極小，速度快的優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示。一個(gè)芯片內部集成了兩個(gè)具有光電隔離的開(kāi)關(guān)，通過(guò)微處理器的I/O電平可以實(shí)現開(kāi)和關(guān)。

圖4 光電繼電器電路

由圖2可以看出，當電池組有n個(gè)單體電池時(shí)，需要n+1個(gè)開(kāi)關(guān)，如果每個(gè)開(kāi)關(guān)用1個(gè)處理器I/O控制，則整個(gè)電路需要占用n+1個(gè)I/O,當單體電池數目較多的時(shí)候，普通的微處理器沒(méi)有辦法承擔。所以必須用更少的I/O數量來(lái)實(shí)現，在此，筆者使用了分時(shí)復用的辦法。下面以電池組有20個(gè)單體電池的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。

在沒(méi)有分時(shí)復用時(shí)，需要占用21個(gè)I/O口?，F在把電池組分成兩半，設計出新的開(kāi)關(guān)陣，如圖5.第一部分為1~10號電池，第二部分為11~20號電池。給每個(gè)電池端設置一個(gè)開(kāi)關(guān)(SB1~SB11,SB12~SB22)，分別對單個(gè)電池進(jìn)行選通，同時(shí)給每一組電池設置總開(kāi)關(guān)(SB23~SB24,SB25~SB26)，來(lái)選通第一或第二組電池。開(kāi)關(guān)SB1~SB11和SB12~SB22就可以對應占用相同的微處理器I/O口，即I/O0~I/O10,從而總占用I/O就由21個(gè)減少到15個(gè)(包括4個(gè)總開(kāi)關(guān)I/O)。當測量1號電池時(shí)，I/O0和I/O1為低電平，SB1、SB2、SB12、SB13閉合，同時(shí)閉合SB23、SB24,斷開(kāi)SB25、SB26,則1號電池端電壓進(jìn)入測量總線(xiàn)V+、V-,經(jīng)過(guò)差分放大、模數轉換后便可算出端電壓，而SB12、SB13雖然閉合，卻沒(méi)有任何影響。同理，當測量11號電池電壓時(shí)，閉合SB1、SB2、SB12、SB13,同時(shí)閉合SB25、SB26,斷開(kāi)SB23、SB24.測量其他電池時(shí)也進(jìn)行類(lèi)似處理。

圖5 開(kāi)關(guān)矩陣