鋰離子動(dòng)力電池組的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖3-3 CHB100 外型和連接圖。

　　其中采樣電阻Rm 采用精密電阻取樣，推薦選用低溫漂(不大于2ppm)高精度的金屬膜電阻;因?yàn)榧纳姼休^大的原因，在高頻采樣場合，應(yīng)避免采用精密線繞電阻。取樣電阻×副邊輸出電流額定值應(yīng)小于電源電壓，差值大于4V。采樣電阻的功率必須足夠，Rm=30Ω。

　　3.3 溫度采集電路設(shè)計(jì)

　　在電池剩余電量的計(jì)算中，電池的工作溫度是一個(gè)重要的影響因素。除此之外，在判斷電池安全和熱處理方面也需要實(shí)時(shí)采集溫度參數(shù)。本設(shè)計(jì)中，既設(shè)計(jì)了8 節(jié)單體電池的溫度信號(hào)采集，也設(shè)計(jì)了對(duì)于環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集。

　　本系統(tǒng)是采用了熱敏電阻進(jìn)行電池本身的溫度檢測。與電橋電路結(jié)合，將溫度信號(hào)反映為電壓信號(hào)。電路如圖3-4。

　　圖3-4 單體電池溫度采樣電路

　　其中RMDZ1 是熱敏電阻，使用它主要是考慮到性價(jià)比高，而且它的體積小連接線長，可直接貼在電池單體的外殼上。缺點(diǎn)就是線性度不好。電池溫度的檢測主要是對(duì)上下兩個(gè)界限溫度的報(bào)替，和計(jì)算電池間的溫差，找出異常電池。不牽扯函數(shù)與復(fù)雜計(jì)算的問題，對(duì)線型度要求不高，所以使用熱敏電阻可以滿足需求。

　　環(huán)境溫度的測量選用一種新穎的溫度傳感器LM35，其特點(diǎn)是輸出電壓與環(huán)境攝氏溫度成正比，集成電路內(nèi)部己經(jīng)校正，無需外部校正。靈敏度為10.0mV/℃，精度可達(dá)0.5℃，工作電壓范圍4V-30V，耗電極少，輸出阻抗低。自此使用LM35 滿量程[55℃，150℃]連接方法。為了防止零下溫度時(shí)，輸出負(fù)壓，不便于采樣到DSP 中，設(shè)計(jì)了一個(gè)減法器電路。調(diào)整為環(huán)境溫度在[-45℃，75℃]范圍內(nèi)，輸出電壓是[0，4.5V]。

　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用DSP(TMS320LF2407A)C 語言編程，實(shí)行模塊化設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和移植性。本設(shè)計(jì)主要以水下機(jī)器人使用的鋰離子動(dòng)力電池為研究對(duì)象而設(shè)計(jì)，同時(shí)力求能夠有更好的兼容性，即換作其它電池不需要改動(dòng)硬件，只需改動(dòng)軟件，甚至盡可能小地改動(dòng)軟件即可使用。對(duì)于本系統(tǒng)而言，控制軟件應(yīng)滿足如下要求：

　　采集電流、電壓、溫度等信號(hào)，判斷電池的故障信號(hào)，進(jìn)行處理并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，顯示故障信息。

　　模擬數(shù)據(jù)的采集包括電池單體電壓、電流、電池單體溫度、環(huán)境溫度。其中電壓采集是需要由控制模擬多路開關(guān)來完成，各個(gè)單體電池電壓值分時(shí)進(jìn)入DSP，要求采集同一時(shí)刻的電壓與電流。充分利用TMS320F2407A/D 模塊，一次采集四個(gè)量：電壓、電流、電池溫度、環(huán)境溫度，利用循環(huán)完成對(duì)電池組中多個(gè)電池的模擬量采樣。

　　5 總結(jié)

　　本課題的主要研究內(nèi)容在于電池監(jiān)測系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)和硬件電路的設(shè)計(jì)。其核心是分散數(shù)據(jù)采集與集中數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的方案。分別采集單體電池的電壓、電路、溫度，將這些基本信息送到DSP 中進(jìn)行集中的、綜合的分析、處理。硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是幾個(gè)采集電路的設(shè)計(jì)以及DSP 小系統(tǒng)在監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。電壓采集電路在保證性能的基礎(chǔ)上，具有靈活性和明顯的價(jià)格優(yōu)勢。通道間的干擾和采集速度都得到改善?？蓾M足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和測量精度的要求。通過增加外設(shè)采樣保持，可以采集到同一時(shí)刻的電壓和電流。