专利名称：一种高精度电池检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精度电池检测设备，尤其涉及应用于二次电 池的化成和容量检测设备。
背景技术：
用于锂离子电池化成和容量分选的电池检测设备，主要有两项主要 10功能1)控制电池恒流恒压充电；2)检测电池的电压和电流，用来计 算电池容量。现有的电池检测设备， 一般采用如图l所示的结构，即通 过差分电路，将电池电压和电流信号转换成以模拟地为参考点的信号， 再通过多路模拟开关切换，最后传送到A/D转换器进行转换，完成整个数 据采集过程。而差分电路的输出信号，也同时反馈到恒流恒压控制电路，
15和D/A转换器输出的恒流给定信号SET-1、恒压给定信号SET-V比较，从而 调节恒流和恒压。多个通道是共用同一个D/A输出给定信号调节恒流和恒 压。
采用这种结构的设备主要存在以下几个缺点1)差分电路的电阻必
须精密电阻或者是经过配对的电阻，否则降低差分电路的精度；2)电流 20取样电阻也必须是精密电阻或者经过配对的电阻，否则也会影响电流的 精度；3)电流电压的采样精度和恒流恒压控制精度相对较低，而且精度 的长期稳定性不高。原因是差分电路的电阻不可能选到完全一致，因此 每个通道的差分电路的输出会存在一定偏差，而且每个差分电阻的温飘 和时间飘移特性也是不一样的，在不同的环境温度下工作或经过长时间 25工作后，差分电路也会出现偏差，导致电流和电压采样偏差加大；而且
差分电路的输出是同时反馈到恒流恒压控制电路，所以也会影响恒流和
恒压精度。4)设备的生产调试和定期校验工作量大，效率低。每个通道 需要保证电流采样电阻和多个差分电阻的阻值精度，如果阻值超差，只 能更换电阻，生成和维护的工作量大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提 供一种采样精度高、恒流恒压稳定可靠的高精度电池检测设备。
按照本实用新型提供的一种高精度电池检测设备，包括单片机、A/D 转换器、仪用放大器、多路模拟开关和多路电池检测通道，每路电池检
10测通道控制电池的电压、电流检测和恒流恒压输出，其特征在于每一 路电池的电压釆样信号和电流采样信号直接传送到所述多路模拟开关， 通过切换选通后电压和电流采样信号传送到所述仪用放大器，所述仪用 放大器内置有差分电路，电压和电流采样信号经过所述仪用放大器差分
变换后再传送到A/D转换器进行转换，最后传送到所述单片机，所述单片
15机根据电压和电流采样信号调节相应路的电池检测通道的恒流恒压输出。
按照本实用新型提供的一种高精度电池检测设备还具有如下附属技 术特征-
电压采样信号从电池的两端引线，直接连接至所述多路模拟开关，
20电流采样信号从与电池相串联的取样电阻的两端引线，直接连接至所述
多路模拟开关。
每路电池检测通道设置有恒压控制器和恒流控制器，所述恒压控制
器和所述恒流控制器与所述单片机之间通过多路D/A转换器相连接，所 述单片机通过所述D/A转换器分别为每路所述恒压控制器和所述恒流控
25制器提供恒定电压和电流的给定信号，并根据采样值反馈调节恒流恒压， 保证恒流和恒压精度。每路电池检测通道的电流电压采样信号的校准采用KB值系数修正， 所述单片机保存每路采样信号的KB值修正系数。 所述A/D转换器采用2-A型A/D转换器。 5 每路电池检测通道中设置有电压差分电路和电流差分电路，其输出分别反馈到恒压控制器和恒流控制器。所述A/D转换器的型号为24位的CS5532。 所述D/A转换器的型号为MAX5631 。 所述多路模拟开关的型号为CD4051。 10 所述仪用放大器型号为AD623。按照本实用新型提供的一种高精度电池检测设备与现有技术相比具 有如下优点首先，本实用新型将电压采样信号和电流采样信号之间传 输至多路模拟开关，再经过公共的精密仪用差分放大器进行差分放大处 理，因此，不受差分电阻偏差和漂移影响，保证较高的差分精度；其次， 15 A/D转换器采用精度高、抗干扰能力强2-A型AD，也利于提高采样精度;再次，每个电池通道有单独的恒压恒流给定值,根据采样值自动反馈调节 恒流恒压，不受差分电阻、电流取样电阻偏差的影响，提高了恒流恒压 精度；另外，差分电阻和电流取样电阻只需要普通精度电阻，不需要精 密电阻和配对，生产效率高；最后，本实用新型的生产调试和长期维护 20容易，如果电流电压采样出现偏差，通过软件修正即可，不需要更换电 阻。
图l是现有技术中电池检测设备的示意图。 图2是本实用新型的高精度电池检测设备的示意图。 2具体实施方式
参见图2，本实用新型给出的一种实施例，包括单片机MCU、 A/D 转换器AD、仪用放大器IC1、多路模拟开关SW1和多路电池检测通道， 每路电池检测通道控制电池的电压、电流检测和恒流恒压输出，每一路 电池的电压采样信号和电流采样信号直接传送到所述多路模拟开关5 SW1，通过切换选通后电压和电流采样信号传送到所述仪用放大器IC1， 所述仪用放大器IC1内置有差分电路，电压和电流采样信号经过所述仪 用放大器IC1差分变换后再传送到A/D转换器AD进行转换，最后传送 到所述单片机MCU，所述单片机MCU根据电压和电流采样信号调节相 应路的电池检测通道的恒流恒压输出。本实用新型电压和电流取样信号10直接从电池两端和取样电阻两端取出，送到多路模块开关SW1输入端， 通过切换选通后信号送到仪用放大器IC1， IC1是一片专用集成电路，内 置了差分电路，其差分电阻经过激光修正，可以保证很高的精度。信号 经过IC1差分变换后再送到A/D转换器AD输入端进行转换，A/D转换 器选用可控制增益的S-A型A/D，可以根据信号的大小选择不同的放大15倍数。因为每个通道的信号都是通过多路开关切换，再共用同一个精密 仪用放大器差分变换，完全解决了由于差分电阻偏差导致精度下降的问 题，而且A/D转换器选用精度高、抗干扰能力强A型A/D转换器， 因此大大提高了设备的采样精度。参见图2，在本实用新型给出的上述实施例中，电压采样信号从电池20的两端引线BVl+、 BVl-，直接连接至所述多路模拟开关SW1，电流采 样信号从与电池相串联的取样电阻的两端引线IVl+、 IVl-，直接连接至 所述多路模拟开关SW1。参见图2，在本实用新型给出的上述实施例中，每路电池检测通道设 置有恒压控制器U33和恒流控制器U34，所述恒压控制器U33和所述恒流 25控制器U34与所述单片机MCU之间通过多路D/A转换器DA相连接，所述
单片机通过所述D/A转换器分别为每路所述恒压控制器和所述恒流控制 器提供恒定电压和电流的给定信号，并根据采样值反馈调节恒流恒压， 保证恒流和恒压精度。每路电池检测通道中设置有电压差分电路和电流 差分电路，其输出分别反馈到恒压控制器和恒流控制器。本实用新型将5原来每个通道的电流电压差分电路还保留，用于控制恒流恒压。将D/A 转换器设计成多路输出，每个电池检测通道的恒流恒压控制器都有独立 的恒流恒压给定值SET-I1和SET-VI。当单片机MCU采集到某个通道的恒 流恒压值和设定值有偏差时，可以自动根据差值调节该通道的SET-I1和 SET-VI，使恒流恒压值和设定值一致。对于每个通道差分电路的偏差造io成的恒流恒压误差，可以通过根据采样值和设定值比较，自动调节SET-Il 和SET-V1，因此也提高了恒流恒压的控制精度。因为可以自动反馈调节， 差分电阻和电流取样电阻都可以采用普通电阻，也不需要配对，电阻的 偏差和漂移对设备精度也没有任何影响，大大降低生产和维护的难度。参见图2，在本实用新型给出的上述实施例中，每路电池检测通道的 15电流电压采样信号的校准采用KB值系数修正，所述单片机保存每路采样 信号的KB值修正系数。对于电流取样电阻偏差造成的电流采样误差，可 以通过软件校正的方式修正，通过测试电流的高端和低端电流采样值和 实际值，计算出每个通道的采样修正系数KB值并保存在单片机内部 EEPR0M,可以修正在任意电流时的电流采样值。20 参见图2，在本实用新型给出的上述实施例中，共设计了 16路电池 检测通道，其中差分电路运放U1、 U2…U31、 U32共采样16组，其采 用普通运算放大器LM324。多路模拟开关为16个，从SW1至SW16, 其选用CD4051。仪用放大器IC1选用AD623。 A/D转换器选用CS5532， CS5532是24位的可变增益S-A型AD，其放大倍数可以选择1、 2、 4、8、 16、 32、 64倍。D/A转换器可以采用多个单通道D/A转换器输出， 也可采用单个多通道D/A转换器，本发明选用32通道16位D/A转换器 MAX5631，该器件集成了 32路D/A转换器，可以对其中任意一个单独 调节，满足设计要求。在图2中，待测电池的标号从BAT1至BAT16,5 电压采样引线从BVl+、 BVl-至BV16+、 BV16-，电流采样引线从IVl+、 IVl-至ivi6+、 iV16-，恒压控制器从U33至U63共计16个，恒流控制 器从IB4至U64共计16个，D/A转换器的恒流恒压给定值从SET-Il、 SET-VI至SET-116、 SET-V16,共16路。上述实施例只是本实用新型技术方案的优选方案，本技术领域的技10术人员对其中的某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原 理，属于本发明的保护范围之内。
权利要求1、一种高精度电池检测设备，包括单片机、A/D转换器、仪用放大器、多路模拟开关和多路电池检测通道，每路电池检测通道控制电池的电压、电流检测和恒流恒压输出，其特征在于每一路电池的电压采样信号和电流采样信号直接传送到所述多路模拟开关，通过切换选通后电压和电流采样信号传送到所述仪用放大器，所述仪用放大器内置有差分电路，电压和电流采样信号经过所述仪用放大器差分变换后再传送到A/D转换器进行转换，最后传送到所述单片机，所述单片机根据电压和电流采样信号调节相应路的电池检测通道的恒流恒压输出。
2、 如权利要求1所述的一种高精度电池检测设备，其特征在于电 压采样信号从电池的两端引线，直接连接至所述多路模拟开关，电流采 样信号从与电池相串联的取样电阻的两端引线，直接连接至所述多路模 拟开关。
3、如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于每路电池检测通道设置有恒压控制器和恒流控制器，所述恒压控制器和所述恒流控制器与所述单片机之间通过多路D/A转换器相连接，所述单片机通过 所述D/A转换器分别为每路所述恒压控制器和所述恒流控制器提供恒定电压和电流的给定信号，并根据采样值反馈调节恒流恒压，保证恒流和20恒压精度。
4、如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于每路电池 检测通道的电流电压采样信号的校准采用KB值系数修正，所述单片机保存每路采样信号的KB值修正系数。
5、 如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于所述A/D 转换器采用2-A型A/D转换器。
6、 如权利要求3所述的一种电池检测装置，其特征在于每路电池 5检测通道中设置有电压差分电路和电流差分电路，其输出分别反馈到恒压控制器和恒流控制器。
7、 如权利要求5所述的一种电池检测装置，其特征在于所述A/D 转换器的型号为24位的CS5532。
8、 如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于所述D/A 10转换器的型号为MAX5631。
9、 如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于所述多路 模拟开关的型号为CD4051。
10、 如权利要求1所述的一种电池检测装置，其特征在于所述仪 用放大器型号为AD623。
专利摘要一种高精度电池检测设备，属电池检测技术领域，适用于二次电池的化成和容量分选。其特点是采用公共的精密仪用放大器进行差分变换，∑-Δ型A/D转换器进行AD处理，具有较高的采样精度；采用多路D/A转换器，每个通道都有独立的恒流恒压给定值，可以根据采样值反馈调节恒流恒压，保证恒流和恒压精度；电流电压采样出现偏差采用软件修正，不需要更换电阻，生产效率高。采用该原理的电池检测设备具有采样精度高、恒流恒压精度高和生产维护简单的优点。
文档编号G01R31/36GK201041580SQ20072005212
公开日2008年3月26日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者万爱忠, 余荣锋 申请人:广州蓝奇电子实业有限公司