电池内阻测试仪.pdf

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一、原理
电池内阻测试仪最基本的工作原理是采用四线法进行电池内阻的测量。如图
1所示,电池内阻测试仪(以下简称BK)总共有4根出线,一对Bat蓝线是对
电流采样的功率线路,一对sense红线是对电压采样的信号线路,分开采样的优
点是,红线电流约为0,电压采样准确,基本可以忽略BK出线存在阻抗对测试
结果产生影响的可能性。
图1四线法基本原理图
内阻的测量思想是:通过BK分别测得电池空载和带载(BK对其进行放电)
时的电压,求得电压差,再除以带载时的电流值即可求出电池存在的内阻R,即:
VV
R空荷
I
荷
二、实现
图2电源接口
BK出线为4条,两两一对,如图2所示,左侧相当于图1的sense线,用作
控制系统供电和电压检测;右侧相当于Bat线,用作大电流回路进行电流采样。
图3设计主电路图
功率部分:
图3为实际设计中的主电路结构,采用功率三极管作为主电路的功率耗散器
件,BK进行电池放电时热量几乎都在Q1上耗散,设计中采用MJD31C达林顿
管,额定3A。R25用来进行电流检测,%精度低温漂精密电阻。
驱动三极管采用的是通用运算放大器,由于dsp输出驱动信号并非直流,而是
PWM,所以运算放大器还有进行二阶滤波的作用,上图的截止频率为10Hz,采
用通用运算放大器LM2904实现。由于本设计不设置另外供电电源,因此LM2904
是由电池滤波后直接供电使用的。
图4光耦隔离电路
处于安全角度考虑,dsp输出的PWM信号没有直接送至LM2904进行使用,
而是首先进行了光耦隔离,保证控制电路和dsp不受主电路故障的影响。TLP521
和PC817等光耦不满足截止频率和上升下降时间要求,因此采用快速性高的
TLP109实现20k频率PWM传送。
图5线性电源电路图
图5为线性电源,为光耦二次侧进行供电用,采用1117实现。
图6电流采样的调理电路
控制部分:
电流采样部分:因为采样电阻(图3)没有放置在地和三极管的原因是防止由
于在放电时,采样电阻的压降抬升三极管的发射极导致电流不稳。因此电阻高端
采样为本次设计采样模式,图6为电流采样的调理电路:首先采用差动放大器减
小电流采样的电压信号的共模信号,,然后通过仪表放大器对
该小信号进行放大,产生一个负轨为地的放大信号,然后送至dsp进行采样运算。
实现用的差动放大器和仪表放大器分别为AD8276和INA122,图中的12V供电都
来自电池滤波后直接提供,-DC变换后产生。
图7温度检测和电压采样电路
电压采样电路没有采用运放比例的方式而是采用电阻分压然后跟随的方式,
主要是由于采用电池供电,没有产生负电源,因此对采用运放比例的方式限制比
较大不易实现。跟随采用TLC27M2A精密运放,保证了信号的稳定性。本设计
还可以记性温度采样,用LM60模拟温度传感器+TLC27M2A跟随实现。
图8控制电流供电设计
,因为是从12V-,并且控制电路电流消耗在
(dsp消耗的比较多)左右,所以采用开关型电源而不是线性电源,放置过
多发热影响温度检测。采用LMZ12001实现。
总体的设计思想是将控制电路和功率电路完全隔离,确保电路的稳定性。
三、附件
附件1整体设计的protel工程
附件2dsp程序工程
附件3LEM说明书
附件4LM2904
附件5MDJ31C
附件6TLP109
附件7LM1117
附件8AD8276
附件9INA122
附件10TLC27M2A
附件11LM60
附件12LMZ12001