电池内阻测试仪制作说明.doc

电池内阻测试仪制作说明一、原理电池内阻测试仪最基本的工作原理是采用四线法进行电池内阻的测量。如图1所示，电池内阻测试仪（以下简称BK）总共有4根出线，一对Bat蓝线是对电流采样的功率线路，一对sense红线是对电压采样的信号线路，分开采样的优点是，红线电流约为0，电压采样准确，基本可以忽略BK出线存在阻抗对测试结果产生影响的可能性。图1 四线法基本原理图内阻的测量思想是：通过BK分别测得电池空载和带载（BK对其进行放电）时的电压，求得电压差，再除以带载时的电流值即可求出电池存在的内阻R，即：二、实现图2 电源接口BK出线为4条,两两一对，如图2所示，左侧相当于图1的sense线，用作控制系统供电和电压检测；右侧相当于Bat线，用作大电流回路进行电流采样。图3 设计主电路图功率部分：图3为实际设计中的主电路结构，采用功率三极管作为主电路的功率耗散器件，BK进行电池放电时热量几乎都在Q1上耗散，设计中采用MJD31C达林顿管，额定3A。R25用来进行电流检测，本设计中采用0.1%精度低温漂精密电阻。驱动三极管采用的是通用运算放大器，由于dsp输出驱动信号并非直流，而是PWM，所以运算放大器还有进行二阶滤波的作用，上图的截止频率为10Hz，采用通用运算放大器LM2904实现。由于本设计不设置另外供电电源，因此LM2904是由电池滤波后直接供电使用的。图4 光耦隔离电路处于安全角度考虑，dsp输出的PWM信号没有直接送至LM2904进行使用，而是首先进行了光耦隔离，保证控制电路和dsp不受主电路故障的影响。TLP521和PC817等光耦不满足截止频率和上升下降时间要求，因此采用快速性高的TLP109实现20k频率PWM传送。图5 线性电源电路图图5 为线性电源，为光耦二次侧进行供电用，采用1117实现。图6 电流采样的调理电路控制部分：电流采样部分：因为采样电阻(图3)没有放置在地和三极管的原因是防止由于在放电时，采样电阻的压降抬升三极管的发射极导致电流不稳。因此电阻高端采样为本次设计采样模式，图6为电流采样的调理电路：首先采用差动放大器减小电流采样的电压信号的共模信号，使其负轨为3.3V，然后通过仪表放大器对该小信号进行放大，产生一个负轨为地的放大信号，然后送至dsp进行采样运算。实现用的差动放大器和仪表放大器分别为AD8276和INA122,图中的12V供电都来自电池滤波后直接提供，3.3V为电池经过DC-DC变换后产生。图7 温度检测和电压采样电路电压采样电路没有采用运放比例的方式而是采用电阻分压然后跟随的方式，主要是由于采用电池供电，没有产生负电源，因此对采用运放比例的方式限制比较大不易实现。跟随采用TLC27M2A精密运放，保证了信号的稳定性。本设计还可以记性温度采样，用LM60模拟温度传感器+TLC27M2A跟随实现。图8 控制电流供电设计图8为控制电路3.3V供电，因为是从12V-3.3V，并且控制电路电流消耗在0.1A（dsp消耗的比较多）左右，所以采用开关型电源而不是线性电源，放置过多发热影响温度检测。采用LMZ12001实现。总体的设计思想是将控制电路和功率电路完全隔离，确保电路的稳定性。三、附件附件1 整体设计的protel工程附件2 dsp程序工程附件3 LEM说明书附件4 LM2904附件5 MDJ31C附件6 TLP109附件7 LM1117附件8 AD8276附件9 INA122附件10 TLC27M2A附件11 LM60附件12 LMZ12001