1.1.1 分布检测法
分布检测法是将单块电池电压及温度的检测模块化, 模块和电池单体一一对应, 通过一定的通信手段将各检测模块检测的数据集中起来,然后统一处理。 检测原理见图1, 检测模块内部电路见图2。
该检测系统实现了检测和通信两大功能,检测模块要完成数据的采集任务, 而通信模块则要实现与主控部分的信号传递,即上传由检测模块获取的检测数据,接收主控电路的指令。为适应汽车电器的发展方向,我们考虑采用CAN总线进行通信。
利用分布式模块解决了参考点问题,利用CAN总线通信方式(采用光耦器件) 可以解决主控机与检测模块的隔离问题。
通常分布检测法的主要优点有: ①连线简单、性能可靠; ②省去了多路转换开关; ③可达到较高的测量精度; ④符合汽车电器总线化的趋势。
分布式检测还必须解决以下几个问题: ①检测模块与电池组之间一般没有隔离, 易造成干扰; ②当模块较多时, 使得成本和复杂度提高, 并对通信总线的负载能力有较高的要求; ③由于检测模块由被测电池供电, 所以检测模块的功耗要尽可能的小, 否则过多消耗蓄电池的能量, 减少了蓄电池组用于行驶的能量。
1.1.2 巡检法
该巡检法测量结构如图3所示 , 设计通过移位开关电路依次选通被测回路, 通过A / D采集单路数据, 完成数据采集。 电路中的信号巡检部分如图4所示, 电路共n路输入 (由电池块数决定), 图4中只表示出其中两路。
该测量方法具有以下优点: ①电路简单———PCB板制作和布线过程得以简化; ②成本低———采集电路中主要成本来自ADC, 而该电路只需要1个ADC; ③能够解决由于运算放大器等芯片的参数不均匀而引起的一致性较差的问题。
1.2 内阻测量
内阻是反映电池性能的重要参数,电池处于不同的电量或处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值是不一样的。通常情况下,内阻小的电池放电能力强,而内阻大的电池放电能力弱,因此依据电池内阻可以迅速而可靠地诊断电池状况。
事实证明,在直流测试的情况下,其内阻与容量相关系数很高,通过大量的试验可得出其相关系数。 所以可以通过测量蓄电池的内阻, 对其性能状态及健康情况进行评估。
内阻的测量方法主要有直流法和交流法, 由于直流测电阻需要串联一个相对较大的辅助电阻, 消耗了过多的蓄电池能量, 所以本方案采用交流法对内阻进行在线测量, 即向被测电池输入一个交流低频小信号, 测量其反馈的电压值, 通过电压与电流的比值, 即可得到蓄电池的内阻。 采用交流法对单电池内阻进行在线检测, 原理图如图5所示。
测量时先接通KA和KB, 测量电流有效值为 I,然后接通开关K1与K2, 测出E1上交流电压的有效值,由这两个测量值算出电池E1的内阻: R1=U1/ I。 同理依次接通开关Ki和Ki+1, 测得电池Ei上交流电压有效值,就测得各电池的内阻Ri。