一種串聯型鋰離子電池組監測系統的設計應用

圖3 16 個INA117 的共地點接法3、A/D 轉換器

監測電池組無需用很高的采樣速度采樣每節電池的電壓，16 節電池電壓的采樣共用1 個A/D 轉換器。各節電池輸入的測量電壓通過多選一模擬開關MUX16 與A/D 轉換器連接。根據電池電壓的更新周期和電壓要求，A/D 轉換器傳送給單片機的電壓轉換值誤差最大為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 位串行模擬數字轉換器，使用SPI 三線通信協議，+ 5 V 供電，模擬輸入電壓范圍0 ~ 10 V，0 ~ 5 V，± 10 V，± 5 V.內部自帶+ 4. 096 V 參考電壓。當采用內部+ 4. 096 V 參考電壓時，理想情況下模擬電壓輸入對應的數字輸出，如表1 所示。

表1 理想情況下模擬電壓輸入對應的數字輸出

由表1 可知，MAX1272 輸出的數字量最高位是符號位，余下的11 位是數據。負數以補碼的形式給出。

參考電壓為+ 4. 096 V 時，1LSB = 1. 220 7 mV。

MAX1272 的最大量化誤差，加上非線性、失調等誤差的影響，總誤差約為5 mV.INA117 精度高，正常情況下，誤差在1 mV 以內。因此，使用INA117 和MAX1272 的組合，可以滿足串聯鋰離子電池組電池監測系統在電壓誤差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 轉換器。

MAX1272 的線路連接圖如圖4 所示。

圖4 MAX1272 的線路連接圖

圖4 中MAX1272 采用了內部參考電壓，6 腳VREF 和地之間接2. 2 μF 鉭電容和0. 1 μF 陶瓷電容。

PCB 布線時，這兩個電容都要求盡量接近MAX1272。

4、溫度監測

針對串聯電池組，傳統的測溫方法多采用模擬溫度傳感器進行測量，在數據的采集和傳輸過程中易受外界環境的干擾，從而使測得的結果誤差較大，且當測量點較多時，連線較復雜。文中采用單片機和單總線數字式溫度傳感器DS18B20 來解決上述問題。其原理如圖5 所示。

圖5 溫度巡回檢測系統框圖

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