基于單片機的串聯(lián)鋰離子電池組監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
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1．3 A／D轉(zhuǎn)換器
監(jiān)測電池組無需用很高的采樣速度采樣每節(jié)電池的電壓，16節(jié)電池電壓的采樣共用1個A／D轉(zhuǎn)換器。各節(jié)電池輸入的測量電壓通過多選一模擬開關(guān)MUX16與A／D轉(zhuǎn)換器連接。根據(jù)電池電壓的更新周期和電壓要求，A／D轉(zhuǎn)換器傳送給單片機的電壓轉(zhuǎn)換值誤差最大為10 mV。選擇美信公司MAX1272。MAX1272是具有故障保護、可通過軟件選擇輸入范圍的12位串行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，使用SPI三線通信協(xié)議，+5 V供電，模擬輸入電壓范圍0～10 V，0～5 V，±10 V，±5 V。內(nèi)部自帶+4．096 V參考電壓。當采用內(nèi)部+4．096 V參考電壓時，理想情況下模擬電壓輸入對應(yīng)的數(shù)字輸出，如表1所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172300.htm
由表1可知，MAX1272輸出的數(shù)字量最高位是符號位，余下的11位是數(shù)據(jù)。負數(shù)以補碼的形式給出。參考電壓為+4.096V時，1LSB=1.2207 mV。MAX1272的最大量化誤差，加上非線性、失調(diào)等誤差的影響，總誤差約為5 mV。INA117精度高，正常情況下，誤差在1 mV以內(nèi)。因此，使用INA117和MAX1272的組合，可以滿足串聯(lián)鋰離子電池組電池監(jiān)測系統(tǒng)在電壓誤差10 mV以下的要求。需要更高的電壓精度，需要選用更高分辨率的A／D轉(zhuǎn)換器。MAX1272的線路連接圖如圖4所示。
圖4中MAX1272采用了內(nèi)部參考電壓，6腳VREF和地之間接2．2μF鉭電容和0．1μF陶瓷電容。PCB布線時，這兩個電容都要求盡量接近MAX1272。
1．4 溫度監(jiān)測
針對串聯(lián)電池組，傳統(tǒng)的測溫方法多采用模擬溫度傳感器進行測量，在數(shù)據(jù)的采集和傳輸過程中易受外界環(huán)境的干擾，從而使測得的結(jié)果誤差較大，且當測量點較多時，連線較復(fù)雜。文中采用單片機和單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20來解決上述問題。其原理如圖5所示。
采用外部5 V供電，總線上可掛接多片DS18B20，且可以同時進行精確的溫度轉(zhuǎn)換，而無需外接驅(qū)動電路。測溫范圍-55～+125℃；測溫精度：在-10～+85℃范圍內(nèi)的精度為±0．5℃；在溫度采集過程中，單片機芯片需對DS18B20發(fā)命令字，同時也需要讀取由DS18B20采集到的溫度。因此，單片機控制器的I／O必須被設(shè)置為具有雙向傳輸數(shù)據(jù)能力。
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