锂电池组多路串联电压精度检测的研究

2020-09-02 17:23 ryder

 串联电池组广泛使用于手携式工具、笔记本电脑、通讯电台以及便携式电子设备、航天卫星、电动自行车、电动汽车、储能设备中。为了使电池组的可用容量最大化及进步电池组的可靠性,电池组中的单体电池功能应该一致,然后需对单体电池进行监控,即需求对单体电池的电压进行丈量。

 串联电池组电压丈量的方法有许多,目前使用较多的是差分检测型[1]与电流源检测型[2]两种。差分检测型需求2个电阻对的阻值严厉匹配,否则将影响电池组电压的检测精度,该方法使用中为了削减检测线漏电流对电池组一致性的影响[3],需求添加电阻的阻值,这样将添加了大规模出产的难度并降低了检测精度。而电流检测型的检测电路中仅需求一个电阻对的阻值匹配,文献[2]中提到为了进步检测的精度,需求小阻值的电阻匹配,但增大了检测线漏电流。在实践使用过程中为了减小检测线漏电流对电池组一致性的影响,以及削减电压检测电路的功耗,需求在电压检测线路上添加开关操控器材,往往选用光耦或许光电继电器[4]。

 本文选用了三极管Q1来替代文献[2]中的MOSFET,首要是因为MOSFET的开启电压一般都在2.5V以上,因而当单体电池电压低于2.5V时,文献[2]中的电路将无法检测,而电池的电压检测规模要求检测到1V以下,而改善后的电路能满意这种需求,如图1所示。

 图中CELLn为第n节单体电池的电压,该电路能够对多串电池组的电压进行丈量,而且不受串联节数的限制,而对串联电池组中的第一节单体电压不用选用该电路丈量,可直接丈量或许经过电阻分压得到。该电路的作业原理如下:在电路正常作业时,运放处于扩大状况,运放的1、3脚为虚短虚断状况,即3脚的电压等于CELLn+1端的电压,而因为运放的输入阻抗非常大,因而电阻R3上的电流可疏忽,在电阻R1上就是一节单体电池的电压,流过电阻R1的电流巨细为:

 一起,三极管Q1的发射极到基极的电流相对于发射极到集电极的电流能够疏忽,于是第n+2 节单体电池的电压为:

 因为本文试验中选用的采样电路参阅电压为2.5V,因而需求把电池电压进行2倍衰减,所以选择了R1=2R2,电路中电容C1为去耦电容,电阻R5为限流电阻,电阻R4用于保证电路可靠作业,为了削减电压检测电路的漏电流,在每节单体电池电压检测线上参加AQW216光电继电器作为检测操控开关,如图2所示,当需求检测电池电压时,经过操控端翻开光电继电器,检测完封闭光电继电器,可有用削减检测时的漏电流对电池组一致性的影响。

3 试验


表1 电压丈量差错表

 依据剖析可知,电压检测的差错首要分为以下几个部分:(1)光电继电器AQW216上的压降;(2)电压检测电路的差错;(3)采样体系的差错,首要包括基准源的电压差错以及采样差错。

图3 不同温度下光耦压降图

图4 电压检测电路扩大倍数不同温度对照图

4 试验成果和剖析

 经过上述的试验成果可知,在常温作业中影响电池组电压检测精度的首要要素是光电继电器,而在不同温度下影响检测精度的首要要素是光电继电器和采样体系的差错。能够看出光电继电器是影响电压检测精度的首要要素,而在实践使用中这部分往往被忽视,而仅仅关注于电压检测电路的差错,然后造成了丈量精度的较大差错。

图6 电子开关原理图

5 定论

<p font-size:18px;"=""> 本文经过对文献[2]的电压检测电路中的电流源型电路进行了有用改善,并经过试验来剖析导致电压检测差错的要素,成果显示光电继电器是一个首要的影响要素。因而经过一种简略有用的电子开关来替代光电继电器,并经过温度分段校对来削减电压检测电路和采样体系的差错,然后大幅进步了电压检测的精度。本文的提出的检测电路简略,成本低,丈量精度高,具有很好的有用价值。

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