多通道精密二次电池测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道精密二次电池测试系统。包括由与单片机电路连接的看门狗电路和串口通信电路构成的单片机控制电路，ＤＡＣ控制电路，充放电切换电路，电压和电流测量电路和过压过流保护电路。由单片机控制电路发送控制命令，由ＤＡＣ控制电路传送至充放电切换电路，电压电流测量电路对二次电池上的电压和电流信号放大，通过电压和电流采集电路读取二次电池上的电压和电流信号，再输出送回单片机控制电路，由单片机控制电路的输出送到上位机，由上位机进行数据处理和绘制充放电特性曲线。本发明专利技术可大大提高测量的精确度和准确度，大大降低温漂系数，即使在工作时间较长，温度变化大时，也能保证测试的精确度和准确度，大大减小了测量误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池测试电路，特别是适用于锂离子、镍氢、镍镉等二次电池的测试系统。
技术介绍
在测试二次电池的充放电特性时，必须测量二次电池充放电时的电压和电流信号，由于二次电池在充放电时，其电压和电流信号的变化速度相对较慢，因此对这两个信号进行监视需要准确、高精度模数转换器(ADC)，但是，在当前的二次电池测试仪中，通常是采用16位以下的ADC。如中国专利CN200520060665.8所公开的一种数字式蓄电池检测仪，包括蓄电池、电源电路，外壳、夹子，其特征在于还有微处理电路、脉冲发生电路、交流采样放大电路、A/D转换电路、显示电路、操作键盘，微处理电路控制脉冲发生电路产生流信号，送到蓄电池上，交流采样放大电路对蓄电池上微弱的交流信号采样放大，通过A/D转换电路读取蓄电池上的交流电压值，A/D转换电路的输出送回微处理电路，微处理电路的输出送到显示电路。这种数字式蓄电池检测仪当电流信号要转换为电压信号时，其放大倍数是确定值，则测量误差就相当大。现有其它检测仪还存在温漂系数较大，在工作时间较长，温度变化大时，测试的精度和准确度比较低，误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述电池测试仪的不足之处，提供一种可大大提高测量的精确度和准确度，大大降低温漂系数的多通道、高精度、智能化的二次电池测试系统。本专利技术的技术方案是包括由与单片机电路连接的看门狗电路和串口通信电路构成的单片机控制电路，DAC控制电路，充放电切换电路，电压和电流测量电路和过压过流保护电路，其特征在于，所述DAC控制电路包括D/A转换电路、基准电压电源电路、移位逻辑控制电路以及带有若干个测试通道的采样保持电路，每一个采样保持电路分别与充放电电路相连接；所述电压和电流采集电路包括A/D转换电路以及分别与A/D转换电路连接的两个缓冲电路，所述单片机控制电路中的单片机电路分别与D/A转换电路和A/D转换电路相连接；所述充放电切换电路与电压、电流测量电路和过压过流保护电路连接，所述充放电切换电路、电压、电流测量电路和过压过流保护电路均与待测电池相相连，所述电压、电流测量电路与A/D转换电路相连接，所述基准电压源电路与D/A转换电路和A/D转换电路连接。所述D/A转换电路包括D/A转换芯片U6以及运算放大器U8，D/A转换芯片U6选用16位转换器；D/A转换芯片U6的DIN、SCLK和CS管脚分别与单片机芯片U1的P11、P16和P14相连接，D/A转换芯片U6的1脚与运算放大器U8的3脚相连接。所述A/D转换电路包括A/D转换芯片U61，A/D转换芯片U61选用24位Δ-∑ADC LTC2498型转换器，A/D转换芯片U61的CHO接电压和电流测量电路中的运算放大器U46的输出端CH1CM，CH1接运算放大器U45的输出端CH1VM；A/D转换芯片U61的1、2、3、4、5、6、7、30、31、32、32脚接地，A/D转换芯片U61的SDO脚接单片机芯片U1的P10，电源VCC+5V通过电阻R61接入SDO脚，SDO脚和Fo脚之间接20pF电容，Fo脚接地，A/D转换芯片U61的SCLK、CS、SDI脚接单片机芯片U1的P16、P17、P11脚。所述基准电压源电路包括基准电压电源芯片U7，基准电压源芯片U7选用低温度漂移、低噪声基准电压源MAX6033型，基准电压源芯片U7的输入端IN与电源VCC5连接，并通过104电容接地，5、6管脚相连接，2管脚接地，在5、6管脚与模拟地之间接入去耦电容0.1uF和10uF。所述电压和电流测量电路包括运算放大器U45和运算放大器U46，运算放大器U45和运算放大器U46都是选用低漂移运算放大器LTC1012型，运算放大器U45通过电阻R110和电阻R112接入到待测电池两端，运算放大器U46的3脚通过电阻R132接到采样电阻R103，采样电阻R103接地。本专利技术的单片机控制电路，过压过流保护电路，移位逻辑控制电路均与已有技术相同。工作时由单片机控制电路发送控制命令，由DAC控制电路传送至充放电切换电路，控制二次电池在恒流放电、恒流充电、恒压充电或静置四种工作状态，电压电流测量电路对二次电池上的电压和电流信号放大，通过电压和电流采集电路读取二次电池上的电压和电流信号，电压和电流采集电路的输出送回单片机控制电路，单片机控制电路的输出送到上位机，由上位机进行数据处理和绘制充放电特性曲线。本专利技术具有以下优点可大大提高测量的精确度和准确度，大大降低温漂系数，即使在工作时间较长，温度变化大时，也能保证测试的精度和准确度，大大减小了测量误差。附图说明图1为本专利技术结构方框图；图2为DAC控制电路图；图3为电压和电流采集电路图；图4为充放电电路、电压和电流测量电路图； 图5为本专利技术单片机工作流程图。具体实施例方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。参照附图1本实施例包括单片机控制电路，DAC控制电路，充放电电路，电压、电流测量电路和过压过流保护电路以及电压、电流采集电路。其中单片机控制电路包括与单片机电路1-2连接的看门狗电路1-1和串口通信电路1-3。DAC控制电路包括顺次连接的D/A转换电路2-1，基准电压源电路2-2，移位逻辑控制电路2-3以及8个测试通道的采样保持电路(2-4-1、------2-4-8)。其中D/A转换电路中的D/A转换器选用16位MAX541；基准电压源选用超高精度、串联型电压基准MAX6033，它具有7ppm/℃的低温漂系数和低压差(200mV，最大值)特性。所述充放电电路3-1、电压和电流测量电路和过压过流保护电路5-1均与待测电池相连，所述电压和电流测量电路和过压过流保护电路5-1都反馈到充放电电路3-1，形成闭环控制系统；所述电压和电流采集电路包括A/D转换电路6-1和二个缓冲电路6-2和6-3，二个缓冲电路的电路结构相同，并均与A/D转换电路6-1相连接。A/D转换电路中的A/D转换器选用16通道Δ-∑ADC(24位)LTC2498。单片机电路1-2分别与D/A转换电路2-1和A/D转换电路6-1相连接；采样保持电路2-4-1、------2-4-8分别与充放电电路3-1、3-2----3-8相连接；每个电压和电流测量电路均与A/D转换电路6-1相连接。本实施例单片机电路1-2与已有技术相同，电池测试系统的仪器编号以及8个测试通道的校准系数存储放在看门狗电路中。单片机控制电路主要负责从上位机传送的测试参数(包括恒流放电、恒流充电、恒压充电、静置等工测试参数)、数据处理并发送测试指令。上电工作时，初始化串口以及初始化各个通道状态，并监听串口有无数据，如果有数据则处理串口数据，否则控制各个通道的工作状态。参照附图2本实施例D/A转换电路2-1包括D/A转换芯片U6以及缓冲器U8，D/A转换芯片U6采用MAX541型，D/A转换芯片U6是低功耗、串行输入、电压输出，用单+5V电源工作的串行16位数模转换器，D/A转换芯片U6的DIN、SCLK和CS管脚分别与单片机芯片U1的P11、P16和P14相连接，D/A转换芯片U6的1脚与缓冲器U8的3脚相连接，运算放大器U8用于增加D/A的驱动能力。本实施例基准电压源电路2-2包括基准电压源芯片U7，基准电压源芯片U7采用精密基准电本文档来自技高网...

【技术保护点】
多通道精密二次电池测试系统，其特征在于包括由与单片机电路连接的看门狗电路和串口通信电路构成的单片机控制电路，ＤＡＣ控制电路，充放电切换电路，电压和电流测量电路和过压过流保护电路，其特征在于，所述ＤＡＣ控制电路包括Ｄ／Ａ转换电路、基准电压电源电路、移位逻辑控制电路以及带有若干个测试通道的采样保持电路，每一个采样保持电路分别与充放电电路相连接；所述电压和电流采集电路包括Ａ／Ｄ转换电路以及分别与Ａ／Ｄ转换电路连接的两个缓冲电路，所述单片机控制电路中的单片机电路分别与Ｄ／Ａ转换电路和Ａ／Ｄ转换电路相连接；所述充放电切换电路与电压、电流测量电路和过压过流保护电路连接，所述充放电切换电路、电压、电流测量电路和过压过流保护电路均与待测电池相相连，所述电压、电流测量电路与Ａ／Ｄ转换电路相连接，所述基准电压源电路与Ｄ／Ａ转换电路和Ａ／Ｄ转换电路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仇洁婷，陈儒军，唐波，韦洪兰，尤天博，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]