串联电池电压及温度测量方法研究

3、移位寄存阵原理

移位寄存阵是由D 触发器串联构成的，它与光电继电器一起构成选通电路。图3 中，D1,D2,……Dn 表示的是D 触发器，每个D 触发器的输出Q 是下一个D 触发器的数据信号，所有的D 触发器由相同的时钟信号控制。D 触发器的反码输出Q 用来控制对应的光电继电器的通断，当Q 为高电平时光电继电器断开，当Q 为低电平时光电继电器导通。通过控制第一个D 触发器的数据信号，可实现D1,D2,……Dn 的Q 逐个输出低电平即移位功能，从而控制光电继电器K1,K2,……Kn按顺序的逐个单独闭合，实现通道选通功能。

移位寄存阵的工作时序图如图 4 所示。其中，CLK 是时钟信号，D 为移位寄存阵中第一个D 触发器的数据信号，Q 1,取的D 触发器是上升沿触发工作。在时钟信号的第一个上升沿时，将D 置高电平，第一个D 触发器的输出Q1 在时钟信号的第一个上升沿和第二个上升沿的时间段内是高电平，Q 1为低电平。接下来一直将D 置为电平，每次时钟信号的上升沿到来的时候，D 触发器的输出Q 的高电平状态就会依次传给下一个D 触发器，即移位寄存阵的D 触发器的Q 端依次在不同的时间段单独输出高电平，从而Q 1, Q 2,…… Q n 依次输出低电平。在Q 1, Q 2, …… Q n 的控制下，光电继电器K1,K2,……Kn 依次闭合。

四、测量程序设计

测量程序采用C 语言按照模块化方法进行编写，分为通道选择、A/D 采样和温度采样三个模块。在进行电池管理系统设计时，可方便得将这三个模块移植到电池管理系统的系统程序中，为电池管理系统提供电压和温度数据。测量程序的流程图如图5 所示。


五、实验结果及分析

取一个电动摩托车的动力锂电池进行实验，电池的容量为40AH。实验过程中，对电池进行0.15C（6A）放电，实时监测电池的电压和温度。在电池电压从3.9V 降到2.7V 的过程中，每隔40mV 读取一次测量值。同时用五位半电压表和高精度的温度计进行电压和温度的测量，测量的值就视为实际电压和实际温度。实验结果如表1 所示。实验结果显示电压测量的平均误差小于10mV，温度测量的平均误差小于0.1℃，由此可见本文提出的方法可较准确的测量单体电池的电压及温度。

六、结束语

本文提出的基于移位寄存阵控制的单体电池电压及温度测量方法，可实现串联电池组的电压及温度的巡检，巡检的电池数量可灵活的增加和减少。相对于其他的测量方法，结构简洁明了，安装方便等优点。可为电池管理提供准确的技术参数，在电池应用领域有广阔的前景。