一種模擬電池放電性能的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的電池模擬器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種模擬電池放電性能的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的電池模擬器，通過MCU中的內(nèi)部控制器存儲參考放電電壓信號的n位二進(jìn)制數(shù)字量并將Dn輸入到MCU的DAC模塊中，DAC模塊將Dn轉(zhuǎn)換為模擬電壓Uon后輸出，然后將Uon進(jìn)行放大處理，使其大小可被采集到，得到電壓輸出值U0輸出，采集電壓輸出值U0并將電壓輸出值U0疊加一個直流分量U后使其輸入到ADC模塊中被轉(zhuǎn)換為反饋電壓信號后傳輸給MCU的內(nèi)部控制器，MCU的內(nèi)部控制器對反饋電壓信號和參考放電電壓信號進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果改變輸入到DAC模塊中的數(shù)字量，由此調(diào)整反饋電壓信號，直至反饋電壓信號與參考放電電壓信號相等；優(yōu)點(diǎn)是通過反饋調(diào)整提高了DAC模塊的分辨率位數(shù)，在保證低成本的基礎(chǔ)上，提高了模擬精度。
【專利說明】一種模擬電池放電性能的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的電池模擬器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池性能檢測技術(shù)，尤其是涉及一種模擬電池放電性能的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的電池模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子工業(yè)的發(fā)展，人們對電池的要求越來越高。鋰離子電池是一種普遍而常見的電池，其本身的材料決定了它不能過充、過放、過流、短路及超高溫充放電等。為了保護(hù)鋰離子電池，人們設(shè)計(jì)了電池保護(hù)板來對鋰離子電池進(jìn)行保護(hù)，電池保護(hù)板的性能好壞直接決定了鋰離子電池的使用性能。電池保護(hù)板的性能檢測必須要配合電池進(jìn)行，如果將真實(shí)的電池直接用于電池保護(hù)板測試中進(jìn)行過充電電壓或過放電電壓測試，這樣完整的檢測一個電池從充電到放電需要花很長時間，檢測效率比較低，而且由于電池固有的特性，這樣反復(fù)的充放電也很容易使其壽命縮短甚至永久的損壞，造成污染和浪費(fèi)。因此，人們設(shè)計(jì)了可以模擬電池的性能的方法及裝置(也叫電池模擬器)來取代電池實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)板的性能檢測。
[0003]電池的放電性能為電池最重要的性能指標(biāo)之一，現(xiàn)有的模擬電池放電性能的方法一般是先設(shè)定一個參考放電電壓，然后將該參考電壓轉(zhuǎn)換為模擬信號后作為輸出電壓輸出。上述方法中一般是通過DAC模塊(即數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊)將參考電壓轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后通過控制模塊將模擬信號輸出。實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置中，可以采用一個MCU (Mi cro Contro IUnit，微控制單元)來同時實(shí)現(xiàn)控制模塊和DAC模塊的功能，即DAC模塊為內(nèi)置式，也可以采用MCU和外置式DAC模塊，此時MCU僅作為控制模塊使用。由于外置式DAC模塊和含有10位以上內(nèi)置式DAC模塊的MCU模塊價(jià)格相對于含有的10位或者10位以下的內(nèi)置式DAC模塊的MCU的價(jià)格偏高很多，應(yīng)用于電池模擬器時性價(jià)比較低，目前通常采用成本較低的含有的10位或者10位以下的內(nèi)置式DAC模塊的MCU實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和輸出，但是因?yàn)镸CU中DAC模塊位數(shù)不高且自身存在誤差，最終輸出的輸出電壓誤差較大，以致模擬電池放電性能的精度較低，無法保證電池保護(hù)板的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種在保證具有低成本的基礎(chǔ)上，可以提高模擬精度的模擬電池放電性能的方法
[0005]本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種模擬電池放電性能的方法，包括以下步驟:
[0006]①將參考放電電壓信號的η位二進(jìn)制數(shù)字量Dn輸入到含有內(nèi)置式DAC模塊和ADC模塊的MCU的內(nèi)部控制器中并存儲，其中DAC模塊的分辨率位數(shù)為n，n < 10，ADC模塊的分辨率位數(shù)為m，DAC模塊的參考電壓為VKEF，ADC模塊的參考電壓為V' EEF ；
[0007]②MCU的內(nèi)部控制器將存儲的Dn輸入到DAC模塊中，DAC模塊將Dn進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種模擬電池放電性能的方法，其特征在于包括以下步驟: ①將參考放電電壓信號的η位二進(jìn)制數(shù)字量Dn輸入到含有內(nèi)置式DAC模塊和ADC模塊的MCU的內(nèi)部控制器中并存儲，其中DAC模塊的分辨率位數(shù)為n，n< 10，ADC模塊的分辨率位數(shù)為m，DAC模塊的參考電壓為VKEF，ADC模塊的參考電壓為V' EEF ； ②MCU的內(nèi)部控制器將存儲的Dn輸入到DAC模塊中，DAC模塊將Dn進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬電池放電性能的方法，其特征在于所述的步驟①中參考放電電壓信號的η位二進(jìn)制數(shù)字量Dn是通過通信模塊輸入到含有內(nèi)置式DAC模塊和ADC模塊的MCU的內(nèi)部控制器中并存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬電池放電性能的方法，其特征在于所述的通信模塊由隔離電路單元和485通信電路單元組成，所述的隔離電路單元由第一光電耦合器、第二光電耦合器、第三光電耦合器、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻和第十七電阻組成，所述的485通信電路單元由MAX485芯片、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻和第二十一電阻組成，所述的第一光電耦合器的集電極和所述的第十二電阻的一端連接作為所述的通信模塊的第一信號輸入端，所述的第一光電耦合器的發(fā)射極接地，所述的第二光電耦合器的集電極和所述的第十三電阻的一端連接，所述的第二光電耦合器的發(fā)射極作為所述的通信模塊的第二信號輸入端，所述的第三光電耦合器的集電極和所述的第十四電阻的一端連接，所述的第三光電耦合器的發(fā)射極作為所述的通信模塊的第三信號輸入端，所述的第十二電阻的另一端、所述的第十三電阻的另一端和所述的第十四電阻的另一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第一電壓信號接入端，所述的第一光電耦合器的陽極與所述的第十五電阻的一端連接，所述的第一光電耦合器的陰極與所述的MAX485芯片的第1腳連接，所述的第二光電耦合器的陽極為所述的通信模塊的第二電壓信號接入端，所述的第二光電耦合器的陰極、所述的第十六電阻的一端、所述的MAX485芯片的第2腳和所述的MAX485芯片的第3腳連接，所述的第三光電耦合器的陽極、所述的第十七電阻的一端和所述的MAX485芯片的第4腳連接，所述的第十五電阻的另一端、所述的第十八電阻的一端和所述的MAX485芯片的第8腳連接，所述的MAX485芯片的第7腳和所述的第十九電阻的一端連接，所述的第十八電阻的另一端和所述的第十九電阻的另一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第一信號輸出端，所述的MAX485芯片的第6腳和所述的第二十電阻的一端連接，所述的第二十電阻的另一端和所述的第二十一電阻的一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第二信號輸出端，所述的第十七電阻的另一端為所述的通信模塊的第三電壓信號接入端，所述的第三光電耦合器的陰極、所述的第十六電阻的另一端、所述的MAX485芯片的第5腳和所述的第二十一電阻的另一端均接地，所述的通信模塊的第一信號輸入端、第二信號輸入端和第三信號輸入端與外部控制器的信號輸入端連接用于接入?yún)⒖挤烹婋妷盒盘?，所述的通信模塊的第一信號輸出端和第二信號輸出端將處理后的參考放電電壓信號輸入到所述的MCU的內(nèi)部控制器中。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1中所述的模擬電池放電性能的方法的電池模擬器，其特征在于包括具有內(nèi)置式DAC模塊和ADC模塊的MCU、濾波放大模塊、采樣模塊和用于提供所述的電池模擬器工作電壓的電源模塊，所述的DAC模塊的信號輸出端與所述的濾波放大模塊的信號輸入端連接，所述的采樣模塊的信號輸入端與所述的濾波放大模塊的信號輸出端連接，所述的采樣模塊的信號輸出端與所述的ADC模塊的信號輸入端連接，所述的DAC模塊的分辨率位數(shù)為n，n ≤ 10，所述的ADC模塊的分辨率位數(shù)為m，所述的ADC模塊和所述的采樣模塊組成反饋回路將所述的濾波放大模塊輸出的電壓信號進(jìn)行采集并生產(chǎn)反饋信號傳輸給所述的MCU的內(nèi)部控制器，所述的MCU的內(nèi)部控制器將反饋信號與其內(nèi)存儲的參考放電電壓信號進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整輸入到所述的DAC模塊中的電壓信號來改變所述的DAC模塊的輸出信號，直至反饋信號與參考放電電壓信號一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬電池放電性能的電池模擬器，其特征在于所述的濾波放大模塊由運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第一電容組成，所述的運(yùn)算放大器的反相信號輸入端、所述的第一電阻的一端和所述的第二電阻的一端連接，所述的運(yùn)算放大器的同相信號輸入端與所述的第三電阻的一端連接，所述的運(yùn)算放大器的信號輸出端、所述的第二電阻的另一端和所述的第四電阻的一端連接，所述的第四電阻的另一端和所述的第一電容的一端連接且其連接端為所述的濾波放大模塊的信號輸出端，所述的第三電阻的另一端為所述的濾波放大模塊的信號輸入端，所述的第一電阻的另一端和所述的第一電容的另一端均接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬電池放電性能的電池模擬器，其特征在于所述的采樣模塊包括電壓采樣單元和電流采樣單元，所述的電壓采樣單元由MAX6161芯片、0P07芯片、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二電容和第一差分放大電路組成，所述的第一差分放大電路由INA118芯片及外圍電路組成，所述的MAX6161芯片的第2腳、所述的第二電容的一端和所述的第五電阻的一端連接，所述的第五電阻的另一端與所述的0P07芯片的第3腳連接，所述的0P07芯片的第2腳、所述的第六電阻的一端和所述的第七電阻的一端連接，所述的0P07芯片的第6腳、所述的第七電阻的另一端和所述的第一差分放大電路的同相信號輸入端連接，所述的MAX6161芯片的第3腳、所述的第二電容的另一端、所述的第六電阻的另一端和所述的0P07芯片的第7腳均接地，所述的電流采樣單元由第二差分放大電路、第九電阻、第十電阻和第一二極管組成，所述的第二差分放大電路由INA118芯片及外圍電路組成，所述的第九電阻的一端、所述的第一二極管的陽極和所述的第二差分放大電路的同相信號輸入端連接且其連接端為所述的采樣模塊的信號輸出端，所述的第九電阻的另一端、所述的第一二極管的陰極、所述的第十電阻的一端和所述的第二差分放大電路的反相信號輸入端連接，所述的第十電阻的另一端接地，所述的第一差分放大電路的信號輸出端和所述的第二差分放大電路的信號輸出端為所述的采樣模塊的兩個信號輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬電池放電性能的電池模擬器，其特征在于所述的MCU的內(nèi)部控制器通過通信模塊接入?yún)⒖挤烹婋妷盒盘?，所述的通信模塊由隔離電路單元和485通信電路單元組成，所述的隔離電路單元由第一光電耦合器、第二光電耦合器、第三光電耦合器、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻和第十七電阻組成，所述的485通信電路單元由MAX485芯片、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻和第二十一電阻組成，所述的第一光電耦合器的集電極和所述的第十二電阻的一端連接作為所述的通信模塊的第一信號輸入端，所述的第一光電耦合器的發(fā)射極接地，所述的第二光電耦合器的集電極和所述的第十三電阻的一端連接，所述的第二光電耦合器的發(fā)射極作為所述的通信模塊的第二信號輸入端，所述的第三光電耦合器的集電極和所述的第十四電阻的一端連接，所述的第三光電耦合器的發(fā)射極作為所述的通信模塊的第三信號輸入端，所述的第十二電阻的另一端、所述的第十三電阻的另一端和所述的第十四電阻的另一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第一電壓信號接入端，所述的第一光電耦合器的陽極與所述的第十五電阻的一端連接，所述的第一光電稱合器的陰極與所述的MAX485芯片的第I腳連接，所述的第二光電耦合器的陽極為所述的通信模塊的第二電壓信號接入端，所述的第二光電耦合器的陰極、所述的第十六電阻的一端、所述的MAX485芯片的第2腳和所述的MAX485芯片的第3腳連接，所述的第三光電耦合器的陽極、所述的第十七電阻的一端和所述的MAX485芯片的第4腳連接，所述的第十五電阻的另一端、所述的第十八電阻的一端和所述的MAX485芯片的第8腳連接，所述的MAX485芯片的第7腳和所述的第十九電阻的一端連接，所述的第十八電阻的另一端和所述的第十九電阻的另一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第一信號輸出端，所述的MAX485芯片的第6腳和所述的第二十電阻的一端連接，所述的第二十電阻的另一端和所述的第二十一電阻的一端連接且其連接端為所述的通信模塊的第二信號輸出端，所述的第十七電阻的另一端為所述的通信模塊的第三電壓信號接入端，所述的第三光電耦合器的陰極、所述的第十六電阻的另一端、所述的MAX485芯片的第5腳和所述的第二十一電阻的另一端均接地，所述的通信模塊的第一信號輸入端、第二信號輸入端和第三信號輸入端與外部控制器的信號輸入端連接用于接入?yún)⒖挤烹婋妷盒盘枺龅耐ㄐ拍K的第一信號輸出端和第二信號輸出端將處理后的參考放電電壓信號輸入到所述的MCU的內(nèi)部控制器中。
【文檔編號】G01R31/00GK103792446SQ201410020891
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】周佳敏, 李宏, 陳煒鋼, 陳東旭, 范曉慧 申請人:寧波大學(xué)