磷酸铁锂电池在线监测系统设计-硬件课件.ppt

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1、系统硬件结构总体框图充电机用电负载ARM9监测控制器上位机电池组温度传感器电流传感器USBLCDDC/DC系统硬件结构及特点系统总体结构由采样控制模块，上位机，温度检测模块，电池组检测模块，电流检测模块组成。电池组具有60/120个检测点。1.检测控制模块用于磷酸铁锂电池数据的巡检，除进行常规电压、电流、温度等监测外，与内阻监测单元连接后可准确在线监测电池内阻。完成与LCD的通信显示，实时显示电池数据，智能分析数据并实时动态估计电池剩余容量（SOC).并通过usb上传电池数据给上位机。2.上位机主要功能为通过串行总线接收控制器上传的电池测试数据，并进行数据显示，绘制曲线等处理.3

2、.采样通讯模块该采样模块包括:电池选通模块，共模电压测量电路模块，温度检测模块，电流检测模块。其中测量模块作用是对信号进入模数转换器之前的前期处理，电池选择模块是将电池电压，电流，温度模拟量分时切换进入10路A/D采样输入通道。采样通讯模块框图用电负载差模电压测量电路差模电压差模电压温度传感器前级滤波放电电路电压信号控制信号采样控制模块温度信号电流信号I/O控制口10位模数转换通道ARM9霍尔电流传感器电流信号电流调理电路温度调理电路温度信号电池监测系统框图串口RS-485驱动器A/DI/O多路模拟开关信号调理电路1采样控制模块采样模块要监测60/120只电池的电压、电流、温度，

3、共有62/122个被测量信号。其主要作用是将串联电池组中单体电池分时的切入闭合回路。方案选择：1.采用模拟多路开关采集mv，mA级的小信号比继电器好，由于两个测量端存在较高的共模电压，所以不能采用模拟开关选通，也不能直接测量。2.采用继电器通道隔离程度高，串扰隔离性好。方案1模拟多路开关32选132选14选1信号调理电路28路电压信号1路电流信号1路温度信号32路电压信号A/D转换方案2继电器2共模电压测量电路共模电压测量电路通过V/I和I/V变换将电池串联的高共模电压信号转变成无共模的电压信号。测量电路中的共模电压测量电路包括前级放大电路、陷波滤波电路、V/I和I/V变换电路。

4、（1）系统电压电流转换电路设计目的：在V/I变换阶段，实现0-3.3V的直流电压信号到4-20mA电流转换。I/V变换阶段，把相应的电流信号转化为0-3.3伏电压信号，然后送入ARM9采样通道。(2)陷波滤波电路工频干扰是电路干扰的主要来源之一，陷波器滤器可有效滤掉电路中的工频干扰，陷波器滤波器实际是一种带阻滤波器.方案1共模电压共模电压激励源前级放电电路前级放电电路陷波滤波电路陷波滤波电路V/I变换电路V/I变换电路I/V变换电路I/V变换电路电压信号电压信号方案2测量串联电池组各节电池电压的两种结构是共模测量和差模测量。测量电压最重要是共地问题。测量方法主要有：电阻分压，继电

5、器切换，集散式测控系统。（1）电阻分压B1B2B3B4U4B1U2U3U1电路特点：共模测量，测量精度低（2）继电器切换B1B2B3B4B1U1U2U3U4电路特点：机械或光控，测量方便，寿命短（3）集散式测控系统电路特点：抗干扰能力较强B1B2B3B4B1U1U2U3U4循环选通检测通讯线三种测量方案比较安装检修累计误差安全性寿命价格电磁兼容电阻分压复杂困难大低长低一般继电器复杂困难没有低中等中等一般集中式简单容易没有较高长中高3电流调理电路由于电池组在充电和放电的过程中电流较大，电流值可达几百安培，所以电流没法通过电阻分压和运算放大器相结合的方法来测量。方案选择：霍尔电流传感

6、器来测量电池回路中充放电的电流值。作用：隔离大电流信号，满足不同的测量范围。4温度调理电路DS18b20的测量范围为一50℃至125℃,满足设计要求。DC/DC电源变换电路电池组电压滤波电路变压处理稳压处理+5V-5V+3.3V-3.3V