串联电池组电压测量方法分析与研究

图2 浮动地技术原理图

三、线性电路直接采样法

本文介绍的线性电路直接采样法是为每个蓄电池配置一块采集板，贴近蓄电池安装，就近完成信号的采集和转换，将转换后的数字信号传输给单片机系统进行处理和传输。该方法的原理框图如图3 所示。

图3 线性电路直接采样法原理框图

该方法采用线性运算放大器组成线性采样电路、后经电压跟随器送入A/D转换器、转换后的数字信号传输给单片机系统、无须外加采样保持电路， 根据串联电池组总电压的大小、选择适当的放大倍数、无须电阻分压网络或改变地电位、 就可以直接测量任意一只电池的电压。

线性电路图如图4所示，该电路为典型的增益可调性能优良的差动运算线性电路。图中A1和A2构成精密电压跟随器、A3是差动放大输出电路、A4是增益调节辅助放大器。根据运算放大器的特性，可分析计算出经过采样电路后的输出电压为：

　　取Rn1=Rn2=Rn3=Rn4,则有第- 节蓄电池经采样电路变换后的电压为：

图4 差动运算线性电路原理图

电路增益的调节由电阻R决定、范围很宽、而且线性很好、这就保证了差动运算的精度，只要两个输入运算放大器的基本特性相同，则失调电压的影响就很小， 满足条件Rn1/Rn2=Rn3/Rn4时、电路就有良好的共模抑制特性。由于A4的输出阻抗很低、调节R改变增益时、电路的共模抑制能力不受影响，为了确保该电路的优良特性、运算放大器A4的选择十分重要， 如果要求共模抑制能力很强、则除选择精密绕线电阻Rn1、Rn2、Rn3、Rn4以外、A4应选择高增益型的运算放大器。

该电路的输出电压就是单节蓄电池的端电压，由于是线性电路，因此可以快速跟踪测量单节蓄电池电压的变化。该电路的输入阻抗很大， 而蓄电池的内阻很小（一般只有几毫欧、甚至零点几毫欧），因而保证了很高的测量精度，为正确判断蓄电池组的当前状态提供了准确的技术参数。另外、该电路还有很好的可扩展性能， 选择适当的Rn1~Rn5的值、可以测量标称电压是2V、6V和12V, 的电池、还可以测量电池组总电压。

四、结语

本文提出的测量电池电压的线性电路直接采样法，电路简单实用，适用范围广，测量精度高，很好的解决了串联电池组电池电压检测难的问题，为蓄电池的在线监测和快速诊断提供准确的技术参数，具有广阔的实际应用前景。<

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