一种新型电池组单体电池电压检测方法

用时，需要占用21个I/O口。现在把电池组分成两半，设计出新的开关阵，如图5.第一部分为1~10号电池，第二部分为11~20号电池。给每个电池端设置一个开关(SB1~SB11,SB12~SB22)，分别对单个电池进行选通，同时给每一组电池设置总开关(SB23~SB24,SB25~SB26)，来选通第一或第二组电池。开关SB1~SB11和SB12~SB22就可以对应占用相同的微处理器I/O口，即I/O0~I/O10,从而总占用I/O就由21个减少到15个(包括4个总开关I/O)。当测量1号电池时，I/O0和I/O1为低电平，SB1、SB2、SB12、SB13闭合，同时闭合SB23、SB24,断开SB25、SB26,则1号电池端电压进入测量总线V+、V-,经过差分放大、模数转换后便可算出端电压，而SB12、SB13虽然闭合，却没有任何影响。同理，当测量11号电池电压时，闭合SB1、SB2、SB12、SB13,同时闭合SB25、SB26,断开SB23、SB24.测量其他电池时也进行类似处理。

图5 开关矩阵

由上面的分析可以看出，每增加1组电池，只要增加两个总开关I/O.考虑一般情况，假设每组m个电池，总共n组，那么需要的总I/O数就是m +1+ 2n .电池数越多，节省的I/O口越多。该电路的突出特点是不用任何的译码选择芯片(比如3-8译码器)，而只通过光电继电器的组合来达到多选一的效果，所需元器件单一，分散性小。尽管AQW214EH的导通电阻非常小，还是存在一定压降，这个可以通过多次试验用软件加以修正。

四、实验结果与分析

为了验证上述方法，设计了一个实验系统，图3中的运算放大器采用OP07,而模数转换采用16位高精度A/D芯片AD7705.随机抽取电池进行测量，测量电压从2.7V~4.2V,每隔0.4V取一个测量点，每隔测量点测6个数据，如表1所示。

表 1 电压转换实验结果

测量结果保留两位小数点，从上表可以看出，本电路测量结果的最大绝对误差基本上可以保持在15mV以内，最大相对误差小于0.02%,完全可以满足实际应用需求。

五、结论

串联电池组的单体电池检测具有重要实际意义，但是存在单体电池多，测量电路复杂等问题。本文利用开关矩阵对单体电池的端电压进行切换，并采用差分运算放大器克服共模信号的影响。详细设计了开关矩阵和差分运算放大器，并进行了优化。最后根据方案实现了电池组单体电压的采集，实验结果表明该方法的精度可以满足要求。相对于其它方法，本方案具有电流简洁，体积小，元件品种少等优点，有利于克服元件不一致引起的分散性。

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