一種新型電池組單體電池電壓檢測(cè)方法

2、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

由于圖2中的線5和6上既存在有用的差分信號(hào)也存在共模信號(hào)，為了能夠抑制共模信號(hào)的影響，采用差分放大電路對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大，其電路如圖3所示。根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，得到電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)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(hào)V+-V-可正(測(cè)量偶數(shù)標(biāo)號(hào)電池)可負(fù)(測(cè)量奇數(shù)標(biāo)號(hào)電池)，所以必須提高Vref 以便進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

圖3 差分放大電路

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

3、開關(guān)矩陣的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

開關(guān)矩陣由光耦A(yù)QW214EH構(gòu)成，它具有導(dǎo)通電阻極小，速度快的優(yōu)點(diǎn)，如圖4所示。一個(gè)芯片內(nèi)部集成了兩個(gè)具有光電隔離的開關(guān)，通過微處理器的I/O電平可以實(shí)現(xiàn)開和關(guān)。

圖4 光電繼電器電路

由圖2可以看出，當(dāng)電池組有n個(gè)單體電池時(shí)，需要n+1個(gè)開關(guān)，如果每個(gè)開關(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(dāng)單體電池?cái)?shù)目較多的時(shí)候，普通的微處理器沒有辦法承擔(dān)。所以必須用更少的I/O數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，在此，筆者使用了分時(shí)復(fù)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)行說明。

在沒有分時(shí)復(fù)用時(shí)，需要占用21個(gè)I/O口。現(xiàn)在把電池組分成兩半，設(shè)計(jì)出新的開關(guān)陣，如圖5.第一部分為1~10號(hào)電池，第二部分為11~20號(hào)電池。給每個(gè)電池端設(shè)置一個(gè)開關(guān)(SB1~SB11,SB12~SB22)，分別對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行選通，同時(shí)給每一組電池設(shè)置總開關(guān)(SB23~SB24,SB25~SB26)，來選通第一或第二組電池。開關(guān)SB1~SB11和SB12~SB22就可以對(duì)應(yīng)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)總開關(guān)I/O)。當(dāng)測(cè)量1號(hào)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SB25、SB26,則1號(hào)電池端電壓進(jìn)入測(cè)量總線V+、V-,經(jīng)過差分放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后便可算出端電壓，而SB12、SB13雖然閉合，卻沒有任何影響。同理，當(dāng)測(cè)量11號(hào)電池電壓時(shí)，閉合SB1、SB2、SB12、SB13,同時(shí)閉合SB25、SB26,斷開SB23、SB24.測(cè)量其他電池時(shí)也進(jìn)行類似處理。

圖5 開關(guān)矩陣