锂电池组单体电压精确检测方法研究

都月娣 周新勇 长兴县质量技术监督检测中心 浙江湖州 313100

【文章摘要】

近年来，随着社会的不断进步以及经济的快速发展，科技水平显著提升，锂离子电池技术获得优化应用，在储能以及动力等多能源领域中锂离子电池普及使用，其逐步占据着十分重要的应用地位。在此，本文将针对锂电池组单体电压精确检测方式展开简要探讨。

【关键词】

锂电池；电压检测；精确；方式

0 前言

一般来说，为充分确保电池组正常运作，必须针对锂电池实施有效的安全管理工作，其基础内容为全面监控锂电池组中涉及的电池温度以及单体电池电压、总电流等实时信息。其中，针对总电流以及电池温度进行的检测工作相对较为简单一些，可选用分流电阻或者是霍尔电流传感器检测总电流，使用数字温度传感器或者是热敏电阻检测电池温度。然而，针对锂电池组单体电压情况实进行检测的视乎，因为其两端位置存在有共模电压，所以不可直接就电池电压实施采样操作，必须选用其他方式展开检测工作。

1 简述目前较常使用的锂电池组单体电压检测方式

1.1 浮动地技术

电池组若是串联在一起的其电压值可高达几十伏甚至到上百伏，因此应确保伴随着不同单节电池电压的有效测量使得地电位可自行浮动，旨在保障测量工作的顺利开展。在实际测量过程当中，基于窗口比较器的合理应用可针对目前地电位合适程度进行优化判断，若正好合适，可将模数转换器启动完成测量操作。浮动地技术测量精度较高，可是伴随着现场干扰情况的发生会造成地电位形成变化问题，进而难以准确控制地电位，导致整个模块测量深受较为直接的消极影响。

1.2 差模测量及共模测量

具体来说，差模测量主要指的是基于继电器设备完成单体电池选通进而实现直接测量操作，若电池串联数目较多，同时要求高度测量则只能使用差模测量手段；共模测量是针对相同参考地点实施的，基于精密电阻等比例地衰减就各个位置点对应电压值实施有效测量，而后按顺序依次相减完成各单节电池电压值的优化获取，研究表明，共模测量精度不高且对应的电路结构较为简单，其在串联电池数目比较少或者是无需较高精度要求的电池电压测量中较为适用，

1.3 单个电压转换电路

当前，在某些为各个单体电池选用微控制器进行采样控制进程中，可选用单个电压转换电路有效解决电阻匹配问题。然而，由于A/D 采样在单片机中集成，所以其实际采样精度较差，若想实现精度的强化提升，则必须会催生较大成本，与此同时，应用此类方式会产生漏电流较大问题，因此在成本要求不很严格场合中可选哟哦那个单个电压转换电路。

2 基于“飞电容”技术实现锂电池组单体电压检测电路设计

2.1 硬件设计

如上图所示，在电池两极接入S1 以及S2 两端的时候，将两个开关进行闭合操作，通过R1 电池设备可就其电容实施充电行为，历经短暂的充电时间之后，电容电压可达被测锂电池两端位置的电压值。若将两个开关断开，将S3 及S5 闭合或者是把S4 和S6 闭合，由于电压跟随器所输入的阻抗是无穷大的，加之C1 颇具储能效果，且电压跟随器输出电压等同于电容电压值，进而完成针对锂电池两端位置电压的实际测量工作，将所形成的共模干扰问题及时消除。

如图2 所示，电池通道选择开关以及差分放大、飞电容、单片机A/D 采样四部分共同构成测量电路，基于此可实现电池组单体电压的合理获取。在此不一一介绍配件厂商。

2.2 仿真

为充分验证此技术手段的精确程度， 可基于multisiml11.0 软件的应用，针对十一节电池电压展开细化测量工作，但是因为选用软件存在有一定的功能局限性， 其中为涵盖有光电耦合器，进而使用手动开关进行替代，同样可实现准确测量结果的优化获取。

首先针对第一节电池电压实施测量操作，将两端开关闭合方可完成测量。当第一节电池进行电容充电的时候历经一段较短时间则可到达电池两端电压，而后操作开关，使用电压表设备针对电容放点电压展开测量，即可获取电池两端电压值。在进行第二节电池测量的时候出现负值情况，通过对示波器的观察可知，进行电容放电时选择的参考是不同的。剩余电池测量以此类推。

2.3 分析

实施软件编程的时候选用C 语言，每秒进行一次电压采集操作，应用定时器将其触发。为实现数据采集稳定获取，则能够进行十组数据的连续采取并求的其平均值，进而当作有效数据，将所存在干扰问题及时消除。

表 1 测量数据表

纵观全部测量结果，仅有AD 采样值是实际采样结果，剩余数据结构均是利用万用表实施测量所得的，测量环境温度为二十六度。观察上表可知，电池电压两端位置形成的误差处于1 至3 毫伏范围之内。参考最终结果可知，总体来说所形成的测量误差情况比较小些，所得测量结果相对较为稳定，不存在有较大波动情况。原因在于电路电阻匹配问题。

3 结语

随着科技的不断发展进步，锂电池广泛应用于相关行业领域中，为充分确保其正常运行，则需实现电池电压精确测量工作。基于此，运用“飞电容”技术提出一种锂电池组单体电池电压检测方式，该手段可靠稳定且精度高、影响小，通过合理有效运用差分放大器以及光电耦合器、飞电容，能够更为准确地测量单体电池电压值，成效显著。

【参考文献】

[1] 梁桂祥. 蓄电池组单个电池电压测量方法[J]. 湖南电力.2005(03).

[2] 蒋新华, 雷娟, 冯毅, 解晶莹. 串联电池组电压测量的新方法[J]. 仪器仪表学报.2007(04).

图1 技术工作原理图

图2 电路原理框图030