锂离子电池电压采集

锂离子电池电压采集

 

串联电池的电压采集，最大的难点是各节电池都不共地，就是说电压的测量基准不同。如果用万用表两个表笔分别测量，什么问题都没有，问题是这么多节电池一起测，就有麻烦了。

下面介绍两种混合动力车常用的两种方法。



第一种方法：电容。

电容的特点是两端电压不能突变，所以很容易想到的一个方式：先把单节电池与电容并联，闭合S1，这个时候电容电压就是电池电压；然后切断电池与电容的连接，切断S1，闭合S2，这时输入到AD的电压就是实实在在电池的电压了。如下图所示：





这种方法的好处是利用CPU的AD转换器，可以(几乎)同时读入多路数据，而且没有使用特殊元器件，成本相对较低。

缺点也很明显：CPU的AD端口有限；电容储存的电荷不稳定导致电压误差，开关切换时序等等，有兴趣可以深入探讨，这里不在一一叙述。



第二种方法：高压开关切换。

这个跟用万用表的原理差不多，只是在表笔和CPU之间需要去掉高共模电压——差分放大器。要求低的话可以用普通运放，要求高的话可以用仪表放大器。

当然不用运放也可以，但是要在电源方便做些调整，而且在其他地方需要隔离地，不多介绍了。

示意图如下，切换的逻辑比较简单。



这种方法的好处：只用一个AD转换器端口，控制逻辑比较清楚，在对上百节电池电压的采集方案中也可以用这种方法。

缺点是耐高压的开关成本实在太高（固态继电器），而且导通关闭的时间也比较长，对整体的测量速度有影响。另外不管用什么运放，总会带来误差。

在镍氢电池时代，因为没有爆炸的危险，所以也不需要对每节电池单独监视，而且镍氢电池不需要特殊的均衡电路。所以常见的做法是将数个镍氢电池组成一个pack来监视，这样对整个电池组的管理只需要监视几个pack就可以，所以电路并不复杂。

但是如果是锂电池，那就需对数十节到上百节电池监视，如果用分立器件的话，那么电路就复杂得多，而且增加故障率，所以合理的做法是用专用IC。

实际上，上边高压开关切换方式的这个图式锂电池管理IC-AD7280框图的一部分。近年来很多公司都推出了自己的锂电池管理IC，侧重点也有不同，稍后详细介绍。