鋰離子動力電池組的監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　圖3-3 CHB100 外型和連接圖。

　　其中采樣電阻Rm 采用精密電阻取樣，推薦選用低溫漂(不大于2ppm)高精度的金屬膜電阻;因為寄生電感較大的原因，在高頻采樣場合，應避免采用精密線繞電阻。取樣電阻×副邊輸出電流額定值應小于電源電壓，差值大于4V。采樣電阻的功率必須足夠，Rm=30Ω。

　　3.3 溫度采集電路設計

　　在電池剩余電量的計算中，電池的工作溫度是一個重要的影響因素。除此之外，在判斷電池安全和熱處理方面也需要實時采集溫度參數(shù)。本設計中，既設計了8 節(jié)單體電池的溫度信號采集，也設計了對于環(huán)境溫度的實時采集。

　　本系統(tǒng)是采用了熱敏電阻進行電池本身的溫度檢測。與電橋電路結(jié)合，將溫度信號反映為電壓信號。電路如圖3-4。

　　圖3-4 單體電池溫度采樣電路

　　其中RMDZ1 是熱敏電阻，使用它主要是考慮到性價比高，而且它的體積小連接線長，可直接貼在電池單體的外殼上。缺點就是線性度不好。電池溫度的檢測主要是對上下兩個界限溫度的報替，和計算電池間的溫差，找出異常電池。不牽扯函數(shù)與復雜計算的問題，對線型度要求不高，所以使用熱敏電阻可以滿足需求。

　　環(huán)境溫度的測量選用一種新穎的溫度傳感器LM35，其特點是輸出電壓與環(huán)境攝氏溫度成正比，集成電路內(nèi)部己經(jīng)校正，無需外部校正。靈敏度為10.0mV/℃，精度可達0.5℃，工作電壓范圍4V-30V，耗電極少，輸出阻抗低。自此使用LM35 滿量程[55℃，150℃]連接方法。為了防止零下溫度時，輸出負壓，不便于采樣到DSP 中，設計了一個減法器電路。調(diào)整為環(huán)境溫度在[-45℃，75℃]范圍內(nèi)，輸出電壓是[0，4.5V]。

　　4 系統(tǒng)的軟件設計

　　本系統(tǒng)的軟件設計采用DSP(TMS320LF2407A)C 語言編程，實行模塊化設計，增加了程序的可讀性和移植性。本設計主要以水下機器人使用的鋰離子動力電池為研究對象而設計，同時力求能夠有更好的兼容性，即換作其它電池不需要改動硬件，只需改動軟件，甚至盡可能小地改動軟件即可使用。對于本系統(tǒng)而言，控制軟件應滿足如下要求：

　　采集電流、電壓、溫度等信號，判斷電池的故障信號，進行處理并采取相應的保護措施，顯示故障信息。

　　模擬數(shù)據(jù)的采集包括電池單體電壓、電流、電池單體溫度、環(huán)境溫度。其中電壓采集是需要由控制模擬多路開關(guān)來完成，各個單體電池電壓值分時進入DSP，要求采集同一時刻的電壓與電流。充分利用TMS320F2407A/D 模塊，一次采集四個量：電壓、電流、電池溫度、環(huán)境溫度，利用循環(huán)完成對電池組中多個電池的模擬量采樣。

　　5 總結(jié)

　　本課題的主要研究內(nèi)容在于電池監(jiān)測系統(tǒng)整體方案的設計和硬件電路的設計。其核心是分散數(shù)據(jù)采集與集中數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的方案。分別采集單體電池的電壓、電路、溫度，將這些基本信息送到DSP 中進行集中的、綜合的分析、處理。硬件設計的重點是幾個采集電路的設計以及DSP 小系統(tǒng)在監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。電壓采集電路在保證性能的基礎上，具有靈活性和明顯的價格優(yōu)勢。通道間的干擾和采集速度都得到改善?？蓾M足系統(tǒng)的實時性和測量精度的要求。通過增加外設采樣保持，可以采集到同一時刻的電壓和電流。