鋰電池管理系統的研究與實現 — 鋰電池管理系統的硬件實現

3.3.1電壓采樣的實現

鋰離子電池在充電時為防止過充損壞電池，要求其端電壓嚴格控制在4.2 V以下，本電池管理系統采用圖3-1所示電壓檢測方案。

其工作原理是：

首先MCU控制的多路開關Kn-1、Kn-2(n=1，2，3，4，5，6，7)，同步地將電容分別的接到各單元電池兩端，使電容充電且使電容電壓等于被測單元電池的電壓;然后MCU控制多路開關n1 K、n2 K斷開，同時合上開關K1和K2接入A/D進行測量。此方案可直接使用微處理器內的10位共地A/D，不需要另外單獨加入A/D，節省了設計成本[4]。在實際電路中模擬開關采用繼電器實現。

3.3.2電流采樣的實現

電流是電池容量估計的關鍵參數。因此對其電流的采樣的精度，抗干擾能力，零飄、溫飄和線性度誤差的要求都很高。在實際中采用LEM公司的閉環電流傳感器LTSR25-NP，該元件具有出色的精度、良好的線性度和最佳的反應時間。其額定電流為25A，最高可測80A的電流，滿足系統設計的要求。該電流傳感器可把充放電電流轉為0-5V的電壓信號，送至單片機的A/D轉換可測得充放電電流。其工作原理如圖3-3所示：

其工作特性曲線如圖3-4所示：

圖中VREF為參考點電壓，默認為2.5V;IP為被測量電流。

3.3.3溫度采樣的實現

3.3.3.1溫度傳感器DS18B20簡介

電池溫度是系統評估電池的SOC和判斷電池能否正常使用的關鍵性參數，溫度影響電池的充電效率，同時如果電池的溫度超過一定值，有可能造成電池的不可恢復性破壞。電池組之間的溫度差異造成電池組單體之間的不均衡，從而造成電池壽命的降低。

本電池管理系統中溫度檢測采用的是美國DALLAS半導體公司生產的數字溫度傳感器DS18B20.它是單片結構，無需外加A/D即可輸出9——12位的數字量。通信采用單總線協議，對DS18B20的各種操作通過一條數據線即可完成，同時該數據線還可兼做電源線，即具有寄生電源模式。因為對于每個DS18B20都含有唯一的序列碼，所以每條總線上可同時連接多個DS18B20.這使得DS18B20連線簡單，系統設計靈活，適合于多種測溫系統，特別是與單片機合用構成的溫度檢測與控制系統。

DS18B20的內部主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數據的高速暫存器、用于存儲用戶設定的溫度上下限值的TH和TL觸發器與控制邏輯、8位循環冗余校驗碼發生器等七部分。DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性可電擦除的EEPROM.后者用于存儲用戶設定的溫度報警上下限值TH，TL.前者內部的配置寄存器可用于確定溫度值的數字轉換分