历史上的今天

今天是:2024年09月21日(星期六)

2020年09月21日 | 电池测试设备 --- 信号链篇

发布者:yunhui 关键字:电池测试设备  信号链 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

信号链


由于电池测试设备要求输出电压电流精度较高,特别是动力电池测试系统,这就需要我们弄清每一级信号调理环节。典型框图如图1所示,由于第一级信号放大倍数在50~100范围,分流电阻压降较小,微伏级别的电压变化都会造成万分位的误差。

电池测试设备 --- 信号链篇

图1 电压环与电流环


第一级信号放大


输入偏置电压造成的的直流误差在设备最后校准工序中可以消除掉,但是根据温度,输入输出条件而变化的误差却很难通过线性校准消除掉,第一级主要影响因素有:


1. 放大器的Input voltage offset drift


一般根据设备的温升值,选取合适的取值范围,通常应用场景如表一所示:


表1:典型应用环境

电池测试设备 --- 信号链篇

电流检测采用仪表放大器INA821:温漂0.4 µV/°C


可以得知最大电流时,分流电阻压降60mV,温漂带来的INA821输出漂移为0.4*50=20 µV,此时误差为0.0333%,实际电路板的温升低于50℃,因此INA821在实际使用中也绝对占据较好的优势。同时也可以选型零温漂器件如INA188。


2. 放大器的共模抑制比CMRR


在高精度的电池测试设备中通常使用具有良好噪声环境高可靠性的高侧电流检测方法,由于共模电压较高,需要使用共模抑制比较高的放大器。首先,共模抑制比可以表示为

电池测试设备 --- 信号链篇

Ad为共模增益,Acm为差模增益,共模抑制比带来的误差可以表示为

电池测试设备 --- 信号链篇

Vin_cm输入共模电压,Vin_d为输入差模电压,共模误差似乎是一个可以被校准的误差,当共模电压不变时,这的确可以被软件校准抵消掉,而由于实际的分容电池电压是从0V增长到满电4.2V,此时共模电压随着充放电时间而变化,那么共模误差将会成为不可校准的误差了,此时需要选用CMRR较高的器件。在增益100倍时,根据式(1)(2)给出几种不同器件CMRR带来的误差:

电池测试设备 --- 信号链篇


3. 其他因素


其他无源器件的选择上如分流器等,也有采用温度补偿的方法可以降低温漂带来的误差,这里不做赘述。


当然也有存在一些厂家通过实现多段拟合的方法尽量降低校准时的非线性误差,但是由于批量生产时的一致性问题,这需要很大的工作量通过批量的数据校验,找出具有普适性的温漂多段校准折线,但是如果因为一致性的问题也容易导致出现过拟合误差。


第二级补偿器的设计


补偿器中运算放大器这一级的增益10倍以内,补偿器的输出电压在1V以上,通常运放的噪声以及温漂都在微伏级别,造成的误差也只是十万分位的差值。由于电池测试设备所需要的输出动态响应不高,因此补偿器参数的设计只需要保证良好的稳态特性即—充足的相位裕度,较大补偿器的直流增益。


电流指令给定与数据采集


小电流电池测试设备只需要一两片ADC与DAC可以解决整机的电流指令的传输与信息的采集,采用如图2所示的结构,多MUX的方案可以实现主控板ADC或DAC与测试通道1:128或者1:256的用量。

电池测试设备 --- 信号链篇

图2 MUX & ADC采样电路


由于前面提到系统软件校准技术,因此误差主要来源于ADC非线性误差INL,温漂,以及考虑在小电流电池测试设备中,读取系统中所有通道的电压电流值的时间可以为秒的量级,因此需求的采样率不需要很快,但是为了满足千分之一的电流精度,需要bit位12bit以上的成本敏感型ADC,如:

电池测试设备 --- 信号链篇

而大电流电池检测设备中,目前市面上新出厂的设备可达0.02%,那么需要ADC精度较高,且每通道采样率大于1kHz,提高系统的电压电流值刷新率,允许双极性差分输入的ADC提供更宽的电流变化范围,同时保证了从仪表放大器到ADC检测所有信号链中的参考均为地。采样速率低于100kHz时,delta-sigma的ADC较为常见使用:建议采用ADS131M08

电池测试设备 --- 信号链篇


参考文献:


1.电池测试设备-参考设计及 产品


2.简化电池测试设备中的电压和电流测量


关键字:电池测试设备  信号链 引用地址:电池测试设备 --- 信号链篇

上一篇:特斯拉将通过软件升级来修复12v电池 获得状态提醒功能
下一篇:电池测试设备 (Battery Tester) --- 功率变换篇

推荐阅读

9月19日,2018阿里云栖大会在杭州云栖小镇盛大召开。本次大会以“驱动数字中国”为主题,汇聚了200多家全球顶级公司前来展示最新科技成果。艾拉比作为阿里IoT合作伙伴计划联盟(IoT Connectivity Alliance)成员单位参与此次杭州阿里云栖大会。ICA联盟是阿里巴巴联合物联网产业合作伙伴建立的物联网标准联盟,目的是共同发展完善物联网相关的技术,共建...
一、综述:1、时钟源在 STM32 中,一共有 5 个时钟源,分别是 HSI 、 HSE 、 LSI 、 LSE 、 PLL 。 ①HSI 是高速内部时钟, RC 振荡器,频率为 8MHz ; ②HSE 是高速外部时钟,可接石英 / 陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围是 4MHz – 16MHz ; ③LSI 是低速内部时钟, RC 振荡器,频率为 40KHz ; ④LSE 是低速外...
这篇文章适合刚刚入门的单片机小白看。单片机在电学里面,属于很简单的一种器件,外表看,就是一个芯片,长着很多的脚。内部,就是一堆寄存器。不同的单片机,外部表现就是形状和引脚数量和引脚名称可能不一样,内部,就是寄存器名称不一样。我们要做的,就是写程序控制单片机里面的寄存器,然后通过引脚表现出来完成各种电子产品。所以,你在看别人写的程...
由特斯拉首创的“软件定义汽车”的概念已经逐渐成为主流,并深刻地改变着汽车行业的认知。通过软件定义汽车,可以轻松提供用户改进体验,硬件标准化,广泛的服务部署,并可以持续进行更新及追踪等多项便利优势。软件定义汽车的变革,使软件与硬件解耦,允许更多公司进入汽车市场,加速汽车技术的变革。而传统的OEM及Tier1厂商,也在软件领域进行着从未有过...

史海拾趣

问答坊 | AI 解惑

想要芯币怎么办

请问回帖有芯币吗…

查看全部问答∨

使用TI 库播放MUSIC的程序!

使用TI 库播放MUSIC的程序 …

查看全部问答∨

散分!同时寻找北京WINCE开发人员加入“嵌入式技术外包群”

帮朋友发布一下消息,请大家多多捧场哈! 如题!诚请在北京的WINCE技术高手加入“嵌入式技术外包群”,该群将不定期       发布一些外包信息!       群号:48348107…

查看全部问答∨

USB HID读写操作

   请问在USB HID minidriver中,如何断定应该采用直接方式读写还是采用缓冲方式?     读写方式是在创建设备对象的时候设定的,但是这个设备对象是由hidclass.sys创建的,minidriver怎么能知道是什么方式呢?…

查看全部问答∨

求教PID电机控制问题

本人在用DSP做电机控制时,使用PID算法进行位置环,速度环双闭环控制,出现如下问题: 1、单独使用PID位置环算法无问题,能够精确控制电机到指定位置 2、单独使用PID速度环算法无问题,能够精确控制电机到指定速度 3、但是当我将PID位置环和速度 ...…

查看全部问答∨

求教:编译stm32f10x_vector.c文件出错

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include \"stm32f10x_lib.h\"#include \"stm32f10x_it.h\"/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/typedef void( * ...…

查看全部问答∨

I@R EW@RM 6501 破解

replyreload += \',\' + 1476714;破解为别人的,本人只是低调转发,不对任何错误负责 file:///C:\\DOCUME~1\\ADMINI~1\\LOCALS~1\\Temp\\TempPic\\MCUYE7)_}E]ASP$Z2]D2OL4.tmp 下载后感觉有用就帮顶下!! Timson,如果您要查看本帖隐藏内容请回 ...…

查看全部问答∨

竞赛培训书籍,经典

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 04:10 编辑 [ 本帖最后由 paulhyde 于 2013-7-22 07:57 编辑 ]  …

查看全部问答∨

求解,倒立摆摆杆是否可以加传感器,对传感器尺寸有没有要求??

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 03:17 编辑 马上测试了,这个问题一直放心不下,求解!    …

查看全部问答∨
小广播
最新汽车电子文章

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved