鋰電池組單體電壓精確檢測方法研究

【文章摘要】

近年來，隨著社會的不斷進步以及經濟的快速發展，科技水平顯著提升，鋰離子電池技術獲得優化應用，在儲能以及動力等多能源領域中鋰離子電池普及使用，其逐步占據著十分重要的應用地位。在此，本文將針對鋰電池組單體電壓精確檢測方式展開簡要探討。

【關鍵詞】

鋰電池；電壓檢測；精確；方式

0 前言

一般來說，為充分確保電池組正常運作，必須針對鋰電池實施有效的安全管理工作，其基礎內容為全面監控鋰電池組中涉及的電池溫度以及單體電池電壓、總電流等實時信息。其中，針對總電流以及電池溫度進行的檢測工作相對較為簡單一些，可選用分流電阻或者是霍爾電流傳感器檢測總電流，使用數字溫度傳感器或者是熱敏電阻檢測電池溫度。然而，針對鋰電池組單體電壓情況實進行檢測的視乎，因為其兩端位置存在有共模電壓，所以不可直接就電池電壓實施采樣操作，必須選用其他方式展開檢測工作。

1 簡述目前較常使用的鋰電池組單體電壓檢測方式

1.1 浮動地技術

電池組若是串聯在一起的其電壓值可高達幾十伏甚至到上百伏，因此應確保伴隨著不同單節電池電壓的有效測量使得地電位可自行浮動，旨在保障測量工作的順利開展。在實際測量過程當中，基于窗口比較器的合理應用可針對目前地電位合適程度進行優化判斷，若正好合適，可將模數轉換器啟動完成測量操作。浮動地技術測量精度較高，可是伴隨著現場干擾情況的發生會造成地電位形成變化問題，進而難以準確控制地電位，導致整個模塊測量深受較為直接的消極影響。

1.2 差模測量及共模測量

具體來說，差模測量主要指的是基于繼電器設備完成單體電池選通進而實現直接測量操作，若電池串聯數目較多，同時要求高度測量則只能使用差模測量手段；共模測量是針對相同參考地點實施的，基于精密電阻等比例地衰減就各個位置點對應電壓值實施有效測量，而后按順序依次相減完成各單節電池電壓值的優化獲取，研究表明，共模測量精度不高且對應的電路結構較為簡單，其在串聯電池數目比較少或者是無需較高精度要求的電池電壓測量中較為適用，

1.3 單個電壓轉換電路

當前，在某些為各個單體電池選用微控制器進行采樣控制進程中，可選用單個電壓轉換電路有效解決電阻匹配問題。然而，由于A/D 采樣在單片機中集成，所以其實際采樣精度較差，若想實現精度的強化提升，則必須會催生較大成本，與此同時，應用此類方式會產生漏電流較大問題，因此在成本要求不很嚴格場合中可選喲哦那個單個電壓轉換電路。

2 基于“飛電容”技術實現鋰電池組單體電壓檢測電路設計

2.1 硬件設計

如上圖所示，在電池兩極接入S1 以及S2 兩端的時候，將兩個開關進行閉合操作，通過R1 電池設備可就其電容實施充電行為，歷經短暫的充電時間之后，電容電壓可達被測鋰電池兩端位置的電壓值。若將兩個開關斷開，將S3 及S5 閉合或者是把S4 和S6 閉合，由于電壓跟隨器所輸入的阻抗是無窮大的，加之C1 頗具儲能效果，且電壓跟隨器輸出電壓等同于電容電壓值，進而完成針對鋰電池兩端位置電壓的實際測量工作，將所形成的共模干擾問題及時消除。

如圖2 所示，電池通道選擇開關以及差分放大、飛電容、單片機A/D 采樣四部分共同構成測量電路，基于此可實現電池組單體電壓的合理獲取。在此不一一介紹配件廠商。

2.2 仿真

為充分驗證此技術手段的精確程度，可基于multisiml11.0 軟件的應用，針對十一節電池電壓展開細化測量工作，但是因為選用軟件存在有一定的功能局限性，其中為涵蓋有光電耦合器，進而使用手動開關進行替代，同樣可實現準確測量結果的優化獲取。

首先針對第一節電池電壓實施測量操作，將兩端開關閉合方可完成測量。當第一節電池進行電容充電的時候歷經一段較短時間則可到達電池兩端電壓，而后操作開關，使用電壓表設備針對電容放點電壓展開測量，即可獲取電池兩端電壓值。在進行第二節電池測量的時候出現負值情況，通過對示波器的觀察可知，進行電容放電時選擇的參考是不同的。剩余電池測量以此類推。

2.3 分析

實施軟件編程的時候選用C 語言，每秒進行一次電壓采集操作，應用定時器將其觸發。為實現數據采集穩定獲取，則能夠進行十組數據的連續采取并求的其平均值，進而當作有效數據，將所存在干擾問題及時消除。

表 1 測量數據表

縱觀全部測量結果，僅有AD 采樣值是實際采樣結果，剩余數據結構均是利用萬用表實施測量所得的，測量環境溫度為二十六度。觀察上表可知，電池電壓兩端位置形成的誤差處于1 至3 毫伏范圍之內。參考最終結果可知，總體來說所形成的測量誤差情況比較小些，所得測量結果相對較為穩定，不存在有較大波動情況。原因在于電路電阻匹配問題。

3 結語

隨著科技的不斷發展進步，鋰電池廣泛應用于相關行業領域中，為充分確保其正常運行，則需實現電池電壓精確測量工作。基于此，運用“飛電容”技術提出一種鋰電池組單體電池電壓檢測方式，該手段可靠穩定且精度高、影響小，通過合理有效運用差分放大器以及光電耦合器、飛電容，能夠更為準確地測量單體電池電壓值，成效顯著。

【參考文獻】

[1] 梁桂祥. 蓄電池組單個電池電壓測量方法[J]. 湖南電力.2005(03).