磷酸铁锂电池电压的精确检测方法

动力电池剩余容量的估计与电池的电压有很大关系 ，在均衡充电过程巾电池电压的精度也与均衡效果直接相关，所以电池电压的检测精度直接影响着剩余容量的估计和均衡充电的效果。目前电压检测的方法很多，比如，直接采用现成的电压检测模块，也可以自己搭接电路来检测电池电压。现成的电压检测模块测量精度高、使用方便，但价格昂贵；自己制作电压检测电路，不仅成本低、使用方便，还可以方便地加一些其他功能，所以本文选择制作电压检测模块。

当然，电压检测模块不仅仅是检测电压，还需对电池的温度进行检测。根据电池电压、温度等参数，对电池的SOC进行估计，然后把电压、温度、SOC等信息通过CAN总线上传到电池组管理系统，再由管理系统根据检测参数对电池充放电过程进行管理。

本文将对磷酸铁锂动力电池电压检测模块进行设计，并对动力电池电压检测误差进行分析，提出相应减小检测误差的方法。通过实验验证了改进的电池电压检测方法的准确性和有效性，在实际应用中取得了很好的效果。

电池电压检测组成
磷酸铁锂动力电池电压检测的整体结构。分别对电池组中每一节电池电压、温度进行检测，并对电压、温度信号进行处理。单节电池电压检测模块由微芯公司的dsPIC30F4012以及相应的外围元件组成，此芯片的工作电压为宽范围供电，可直接由电池供电，具有10位模拟量输入、数字量输入/输出以及CAN通信接口等；单节电池电压检测模块通过CAN总线与触摸屏模块相连接，触摸屏模块采用微控制器PIC32MX460F512L，接收单节电池电压和温度等信息并显示在触摸屏上。电压检测模块带有LED数码显示，显示电池电压、温度、SOC等。

A/D采样
电池管理系统对多节串联电池进行管理，实时监测每一节电池的电压、温度、SOC。把采集到的电池状态信息传送出去。单独检测每节电池的电压、温度、计算出SOC信息，然后将这些信息通过CAN通信传到触摸屏上，如图2所示。这种方案对每节电池单独采样，单独处理，解决了电池串联后单节电池问的电压隔离问题。

CAN通信接口电路
CAN总线在通信能力、可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离、成本和抗干扰能力等方面具有明显的优势，广泛应用于汽车，因此采用CAN通信传输数据。ADuM120x是基于ADI(Analog device，inc)公司的双通道磁耦隔离器。采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术后，其功耗仅为光藕隔离器件的1/10~1/60，在性能、功耗、体积等各方面与光电隔离器件相比有优势。通过ADuM1201ARZ和MCP2551的转换，得到CAN通信总线上的传输信号。

稳压电路
基准电压芯片采用低成本的LM385B，基准电压芯片的输入电压为磷酸铁锂电池的端电压，其值在2.8～3.65 V之间变化，所以我们需要匹配限流电阻R。如果电阻选择不当，会使基准输出电压波动，通过计算和实验，限流电阻R应该尽量小些，推荐值为2.2 kD。

温度变化误差的产生
为了验证温度对电池电压检测的影响，我们采用热风机对电压检测模块进行了加热，温度达到60℃时，电池模块检测电压也没有变化。在60℃时，用万用表对分压电阻进行了测量，分压电阻阻值不变，说明电阻温漂很小，基本不受温度变化影响。用万用表对稳压芯片输出电压进行测量，输出电压不变，说明稳压芯片输}n电压在60℃ 内基本不受温度影响。

从上面分析可以看出，分压电阻的误差和基准稳压芯片的误差都会引起电池检测模块电压检测的误差，A/D转换器的模拟转换位数也会引起电池检测模块电压检测的误差，而温度几乎不影响电池板电压检测。电压检测误差可能是几种因素造成。

磷酸铁锂电池电压检测采用了宽供电范围的16位dsPIC30F4012芯片，不需要对电池的端电压进行DC/DC转换和稳压，而直接由所检测电池提供供电电源，大大降低了成本。

本文对电池电压检测误差产生的原因进行了分析，找出了电池电压检测误差的来源和减小电池电压检测误差的途径。改进后的电压检测具有测量精度高、使用方便、性能稳定、成本低等优点。通过实验验证，改进后电压检测模块对电压检测的精度大大提高，基本达到国标要求，在实际应用中取得了很好的效果。