便携式串联电池组电压检测系统-基础电子

精品文档-下载后可编辑便携式串联电池组电压检测系统-基础电子1引言

串联电池组广泛应用于通讯电台、便携式电子设备、航天卫星、电动白行车、电动汽车及UPS等领域。通常电池组中的单体电池的性能直接影响到电池组的整体性能，为了提高电池组的可靠性，其单体电池性能应该保持一致。对于重要设备，需要经常在线监控所有单体电池，即测量单体电池电压。

测量单体电池电压的方法有多种，简单的是用电阻分压方式测量：依次测量各串联节点的电压，由于所测电压是总电压，单体电池电压只占一部分，则测量精度按比例降低；另一种测量方法是每一个单体电池采用一个隔离运算放大器，这种运算放大器可把电池电压转换为统一参考地电压，而且避免了由电阻分压造成的漂移误差和漏电流等问题，但是体积大且价格高，仅适合于那些测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。另外，第三种方法是采用继电器阵列选择进行测量，该方法控制开关复杂。而目前电压测量应用较多的是运算放大器差分放大法及直接采样法，但这些方法都存在电路复杂，体积大的缺点，运用于那些对体积和重量有要求的领域则有一定的局限性。因此，这里提出一种采用普通光耦代替线性光耦的测量方法，以C8051F410嵌入式单片机为的便携式串联电池组电压检测系统。

2系统工作原理

便携式串联电池组电压检测系统由电池电压转换电路、C8051F410单片机和LCD液品显示器组成，如图1所示。

2．1电池电压转换原理

电池电压转换电路如图2所示，该转换电路是南普通光耦TLP521-1和运算放大器A1组成，电阻Rb为采样电阻，电容Cn用来提高抗干扰能力。

图2中，光耦选择TLP521-1，运算放大器选择LM324，输入电阻取Ra=5kΩ，采样电阻Rb=1kΩ，实验曲线如图3所示。标准电压取安捷伦34401测量数值。

系统采用嵌入式单片机C8051F410。该器件采用高速8051μC内核，运行速度达50Mi／s，地减少功耗和电磁辐射，提高系统的抗干扰能力；内置零误码率的12位A／D转换器，采样速率可达200kS／s，为24路A/D转换电路输入端口，简化外围A／D转换通道切换控制电路，实现高准确度的模拟量采样；在节电模式下，典型电流小于1μA，在32kHz下工作电流仅16μA。基于以上特点，采用C8051F410型单片机作为系统的，简化系统信号采样和采样通道控制电路的设计，减小系统体积。采用图2所给出的电路转换21节电池电压。而系统的液晶显示电路采用LCD低功耗驱动器PCF8563，I2C总线接口，连线简单可靠。

3试验数据

在电压测量实验中，Ra=5kΩ，Rb=5kΩ，运算放大器选LM324，对比参考测试设备为安捷伦34401(直流电压测试精度为0．001V)。由10节电池组成的电池组进行测试，表1为系统测试电压对比，图5为测量误差。由表1和图5可得出，12V电池组系统测量误差小于0．1％。

4结论

经理论分析与实验验证，该电池监测系统具有优点：(1)用价格低廉的普通光耦测量电池组单个电池能满足系统精度要求，可节约90％的器件成本，同时简化电路设计；(2)由于光耦的隔离电压较高，该系统的串联电池电压的测量范同可达2000V，比继电器的耐压高3~5倍；(3)采用嵌入式C8051F410单片机，南于允许直接输入多达24路模拟信号，测量电路简单，体积小。

综上所述，系统实现了由普通光耦代替线性