鋰電池組單體電壓精確檢測(cè)方法研究

【文章摘要】

近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技水平顯著提升，鋰離子電池技術(shù)獲得優(yōu)化應(yīng)用，在儲(chǔ)能以及動(dòng)力等多能源領(lǐng)域中鋰離子電池普及使用，其逐步占據(jù)著十分重要的應(yīng)用地位。在此，本文將針對(duì)鋰電池組單體電壓精確檢測(cè)方式展開(kāi)簡(jiǎn)要探討。

【關(guān)鍵詞】

鋰電池；電壓檢測(cè)；精確；方式

0 前言

一般來(lái)說(shuō)，為充分確保電池組正常運(yùn)作，必須針對(duì)鋰電池實(shí)施有效的安全管理工作，其基礎(chǔ)內(nèi)容為全面監(jiān)控鋰電池組中涉及的電池溫度以及單體電池電壓、總電流等實(shí)時(shí)信息。其中，針對(duì)總電流以及電池溫度進(jìn)行的檢測(cè)工作相對(duì)較為簡(jiǎn)單一些，可選用分流電阻或者是霍爾電流傳感器檢測(cè)總電流，使用數(shù)字溫度傳感器或者是熱敏電阻檢測(cè)電池溫度。然而，針對(duì)鋰電池組單體電壓情況實(shí)進(jìn)行檢測(cè)的視乎，因?yàn)槠鋬啥宋恢么嬖谟泄材ｋ妷海�所以不可直接就電池電壓�?shí)施采樣操作，必須選用其他方式展開(kāi)檢測(cè)工作。

1 簡(jiǎn)述目前較常使用的鋰電池組單體電壓檢測(cè)方式

1.1 浮動(dòng)地技術(shù)

電池組若是串聯(lián)在一起的其電壓值可高達(dá)幾十伏甚至到上百伏，因此應(yīng)確保伴隨著不同單節(jié)電池電壓的有效測(cè)量使得地電位可自行浮動(dòng)，旨在保障測(cè)量工作的順利開(kāi)展。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，基于窗口比較器的合理應(yīng)用可針對(duì)目前地電位合適程度進(jìn)行優(yōu)化判斷，若正好合適，可將模數(shù)轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)完成測(cè)量操作。浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量精度較高，可是伴隨著現(xiàn)場(chǎng)干擾情況的發(fā)生會(huì)造成地電位形成變化問(wèn)題，進(jìn)而難以準(zhǔn)確控制地電位，導(dǎo)致整個(gè)模塊測(cè)量深受較為直接的消極影響。

1.2 差模測(cè)量及共模測(cè)量

具體來(lái)說(shuō)，差模測(cè)量主要指的是基于繼電器設(shè)備完成單體電池選通進(jìn)而實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量操作，若電池串聯(lián)數(shù)目較多，同時(shí)要求高度測(cè)量則只能使用差模測(cè)量手段；共模測(cè)量是針對(duì)相同參考地點(diǎn)實(shí)施的，基于精密電阻等比例地衰減就各個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓值實(shí)施有效測(cè)量，而后按順序依次相減完成各單節(jié)電池電壓值的優(yōu)化獲取，研究表明，共模測(cè)量精度不高且對(duì)應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其在串聯(lián)電池?cái)?shù)目比較少或者是無(wú)需較高精度要求的電池電壓測(cè)量中較為適用，

1.3 單個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路

當(dāng)前，在某些為各個(gè)單體電池選用微控制器進(jìn)行采樣控制進(jìn)程中，可選用單個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路有效解決電阻匹配問(wèn)題。然而，由于A/D 采樣在單片機(jī)中集成，所以其實(shí)際采樣精度較差，若想實(shí)現(xiàn)精度的強(qiáng)化提升，則必須會(huì)催生較大成本，與此同時(shí)，應(yīng)用此類(lèi)方式會(huì)產(chǎn)生漏電流較大問(wèn)題，因此在成本要求不很?chē)?yán)格場(chǎng)合中可選喲哦那個(gè)單個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路。

2 基于“飛電容”技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋰電池組單體電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

如上圖所示，在電池兩極接入S1 以及S2 兩端的時(shí)候，將兩個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉合操作，通過(guò)R1 電池設(shè)備可就其電容實(shí)施充電行為，歷經(jīng)短暫的充電時(shí)間之后，電容電壓可達(dá)被測(cè)鋰電池兩端位置的電壓值。若將兩個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將S3 及S5 閉合或者是把S4 和S6 閉合，由于電壓跟隨器所輸入的阻抗是無(wú)窮大的，加之C1 頗具儲(chǔ)能效果，且電壓跟隨器輸出電壓等同于電容電壓值，進(jìn)而完成針對(duì)鋰電池兩端位置電壓的實(shí)際測(cè)量工作，將所形成的共模干擾問(wèn)題及時(shí)消除。

如圖2 所示，電池通道選擇開(kāi)關(guān)以及差分放大、飛電容、單片機(jī)A/D 采樣四部分共同構(gòu)成測(cè)量電路，基于此可實(shí)現(xiàn)電池組單體電壓的合理獲取。在此不一一介紹配件廠商。

2.2 仿真

為充分驗(yàn)證此技術(shù)手段的精確程度，可基于multisiml11.0 軟件的應(yīng)用，針對(duì)十一節(jié)電池電壓展開(kāi)細(xì)化測(cè)量工作，但是因?yàn)檫x用軟件存在有一定的功能局限性，其中為涵蓋有光電耦合器，進(jìn)而使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行替代，同樣可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果的優(yōu)化獲取。

首先針對(duì)第一節(jié)電池電壓實(shí)施測(cè)量操作，將兩端開(kāi)關(guān)閉合方可完成測(cè)量。當(dāng)?shù)谝还?jié)電池進(jìn)行電容充電的時(shí)候歷經(jīng)一段較短時(shí)間則可到達(dá)電池兩端電壓，而后操作開(kāi)關(guān)，使用電壓表設(shè)備針對(duì)電容放點(diǎn)電壓展開(kāi)測(cè)量，即可獲取電池兩端電壓值。在進(jìn)行第二節(jié)電池測(cè)量的時(shí)候出現(xiàn)負(fù)值情況，通過(guò)對(duì)示波器的觀察可知，進(jìn)行電容放電時(shí)選擇的參考是不同的。剩余電池測(cè)量以此類(lèi)推。

2.3 分析

實(shí)施軟件編程的時(shí)候選用C 語(yǔ)言，每秒進(jìn)行一次電壓采集操作，應(yīng)用定時(shí)器將其觸發(fā)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定獲取，則能夠進(jìn)行十組數(shù)據(jù)的連續(xù)采取并求的其平均值，進(jìn)而當(dāng)作有效數(shù)據(jù)，將所存在干擾問(wèn)題及時(shí)消除。

表 1 測(cè)量數(shù)據(jù)表

縱觀全部測(cè)量結(jié)果，僅有AD 采樣值是實(shí)際采樣結(jié)果，剩余數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均是利用萬(wàn)用表實(shí)施測(cè)量所得的，測(cè)量環(huán)境溫度為二十六度。觀察上表可知，電池電壓兩端位置形成的誤差處于1 至3 毫伏范圍之內(nèi)。參考最終結(jié)果可知，總體來(lái)說(shuō)所形成的測(cè)量誤差情況比較小些，所得測(cè)量結(jié)果相對(duì)較為穩(wěn)定，不存在有較大波動(dòng)情況。原因在于電路電阻匹配問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，鋰電池廣泛應(yīng)用于相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域中，為充分確保其正常運(yùn)行，則需實(shí)現(xiàn)電池電壓精確測(cè)量工作。基于此，運(yùn)用“飛電容”技術(shù)提出一種鋰電池組單體電池電壓檢測(cè)方式，該手段可靠穩(wěn)定且精度高、影響小，通過(guò)合理有效運(yùn)用差分放大器以及光電耦合器、飛電容，能夠更為準(zhǔn)確地測(cè)量單體電池電壓值，成效顯著。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 梁桂祥. 蓄電池組單個(gè)電池電壓測(cè)量方法[J]. 湖南電力.2005(03).