数据采集电路设计论文

1、1数据采集总体方案设计电池管理系统多通道高精度数据采集电路具体设计方案如图 1 所示。图 1 中左侧是电池组检测的相关模拟量数据，包括 12 路单体电压数据、充放电 2 路电流数据、电池 组工作温度及环境温度数据， 这些数据对应的物理量可能是电压、 电 流、电阻，考虑到转换只能以电压的形式实现模拟量的获取，因此相 应的设计了信号转换电路， 实现不同类型信号的电压转换； 考虑到转 化模拟量量程的需求， 设计了不同的信号放大电路； 为了防止超量程 的模拟量对器件造成的影响， 设计了对应的保护电路； 为了防止干扰 信号对数据准确性的影响，设计了滤波电路。 16 路电压模拟量 产生后，器件在的控制下逐

2、次对 16 个通道数据进行转换，转换后的 数字量用于实现对电池管理系统的评估及其它管理工作。 2 硬 件电路设计 21 动力电池电压信号检测电路设计动力电池组是由众多 单体电池串联而成。 本设计中，选取 12 个单体电池串联而成的 动力电池组，相应的就有 12个电压模拟量信号。 图2 所示为电 压采集电路设计。 动力电池组中，各个动力电池串联而成。 在地参考点的作用下，各个电池正负极对地参考电压近似比例增大， 为实现输出的是电池电压， 最有效的实现途径是借助由运算放大器虚 短与虚断原理构成的减法电路。 图 2 中，由双运放运算放大器 358构建 2 级网络第 1级即为由 14组建的差分放大电路

3、形成减法电 路，第 2 级构成电压跟随器，起到缓冲及隔离的作用。 358 使 用单 5 电源供电。22 动力电池双向电流检测电路设计电池组在 充放电过程中， 由于只有一个充放电通道， 理论上而言电流检测通道只有一个根据电路理论电流在其参考方向下存在正负之分，因此必须单独设计充电电流、放电电流各自的检测信号。 图 3 所示为集成的双向电流检测硬件电路设计。 从电路中可以看出， 该电路的设计非常类似于电气中的互锁电路。 从采样电阻中采 集的电阻两端电压在电阻分压网络下，产生不同的电压。 结合 运放的差分放大功能， 分别引入 358运算放大器的 2 组不同的运放输 入端，由于引入同相输入端和反相输入

4、端的电压不同， 使得 2 组运放 各自工作在线性工作区与非线性工作区中。 当电池组中有任意 方向的电流时，均会产生一组运放工作在线性放大区域产生对应的模 拟电压信号同时另外一组运放工作在非线性区域而作为电子开关输 出供电电源的参考地电压。 在实际的电动汽车中， 通常选用 100 的动力电池组为电动汽车提供动力源， 这样，采样电阻的选择就有了 依据。 本设计中，选用 0052 的采样电阻多个并联成 001的功率 电阻作为充放电电流检测元件。 23 动力电池组温度检测电路设 计温度检测保证电池组工作在可靠温度范围内而不引起电池故障， 是 电池管理系统中必不可少的有效组成部分。 温度检测传感器选 用

5、 100 系列温度传感器。最新制造工艺出产的 100 体积小，精度高，比较适合应用在电池管理系统温度检测单元中。 本设计 中，选用三线式桥式测温电路，其最大优点在于将地线单独引出，参 考电阻网络的地线电阻可以与 100的地线电阻匹配， 减小电阻差异带 来的偏差问题，提高温度测量精度。 其设计原理同电压采集电 路基本相同。 3 调试数据与分析设计完毕后，对该套电池管理题后，通过的监测获取了大量数据。 调试过程中某一时刻点的 状态量。从测试数据可以看出， 无论是电压、 电流、还是温度，其相对误差都控制在 1 以内，特别是电压检测数据， 精度更是达到了 3%。，这样的误差在电池管理系统误差允许范围之

6、内，达到了电池管 理系统数据采集前端模块硬件电路设计的目的。 4 总结设计了 硬件检测电路， 配合性能优良的转换器， 在简化电路设计的过程中同 时满足了电池管理系统对电压、电流、温度等各项检测数据的要求。 从实验获得的数据分析可以看出， 该电池管理系统模拟量数据与中检 测转换后的模拟量数据误差小，不超过 1。 结果表明该电池管 理系统的硬件电路设计合理、精度高、稳定性好，达到电池管理系统 后续评估的预期效果。 本设计中的硬件电路模块可以在较小调 整下应用到其它测控系统电路中，具有一定的实用价值。作者题后，通过的监测获取了大量数据。 调试过程中某一时刻点的 状态量。从测试数据可以看出， 无论是电压、 电流、还是温度，其相对误差都控制在 1 以内，特别是电压检测数据， 精度更是达到了 3%。，这样的误差在电池管理系统误差允许范围之内，达到了电池管 理系统数据采集前端模块硬件电路设计的目的。 4 总结设计了 硬件检测电路， 配合性能优良的转换器， 在简化电路设计的过程中同 时满足了电池管理系统对电压、电流、温度等各项检测数据的要求。 从实验获得的数据分析可以看出， 该电池管理系统模拟量数据与中检 测转换后的模拟量数据误