引言
分布式电池监测系统具有应用广泛,可扩展的优点; CAN总线具有传输速率高、可靠性好的优点,将二者结合应用,典型电池监测与管理系统结构如图1所示。
其中远程数据采集单元即电池监测模块。
监测模块的功能定义
功能实现的前提是在不影响或对电池性能影响小到可以忽略的基础上实现,离开这个前提则监测模块的设计会失去意义,因为在实际应用中往往是多个电池串连在一起应用,一个电池的失效必然导致整个电池包出问题。
监测模块将在上述前提下实现下列功能:
监测模块要达到的物理性能
在采样速率>10khz 的情况下,
电压采集精度
温度采集精度±
监测模块系统结构
如图2所示,虚线框部分为监测模块基本结构。
基本结构共由三大部分组成:低压回路、隔离电路、高压回路。它们各自又由三部分组成:
设计实现
以仅采集电压和温度为例说明本监测模块的设计实现。
低压回路:使用MC9S08DZ60实现控制逻辑,电源由外部12V蓄电池提供;电源电路作用为将蓄电池电压转化为+5V电压,采用芯片TLE
隔离电路:采用光电隔离继电器(PhotoMos Relay) 实现控制信号的隔离;电源的隔离可以采用隔离电源,也可以采用直接从高压取电低压控制隔离的方式,设计采用后者去实现;通讯电路采用光耦或通讯隔离芯实现高压回路通讯电路和低压回路的通讯连接。
高压回路:采用运放加阻容的方式实现电压信号的转换和调理,采用NTC 热敏电阻加分压电路实现温度信号的转换;采用高压到低压的电源转换芯片实现高压控制回路的供电;采用带SPI 接口的12位A/D转换器AD7888实现模拟信号到数字信号的转换并将数据传送出去。电压调理电路、温度调理电路、AD7888应用电路分别如图3、图4和图5所示。