一种动力电池多通道同步检测板的制作方法

本发明涉及电池性能测量，具体涉及一种动力电池多通道同步检测板。

背景技术：

1、锂离子电池在电动汽车的储能系统中具有着广泛的应用，针对锂离子电池的科学研究和性能检测需求也越来越多，在基于这些需求的实际应用中，通常涉及到了使用充放电测试仪对电池进行充放电循环，而在循环过程中对电池的电压、电流等参数进行测量，再通过特定的分析手段对所得测量数据进行分析处理，从而掌握电池的特性。

2、对于使用电池单体而串联连接组成的电池组，现有的检测装置多以轮询的方式对电池单体电压进行测量，所得到的测量结果是不属于同一时间点的结果，这样的结果在数据处理阶段将产生误差。在电池电压变化速率较大的情况下，误差也会随之增大，严重影响了检测的准确性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种能够高速同步地测量动力电池的电压、电流、温度、充放电量等信息，从而消除因测量数据时间不同步所造成的的数据处理误差的动力电池多通道同步检测板。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：所述的动力电池多通道同步检测板，该检测板连接有动力电池单体，动力电池单体连接有电流传感器和温度传感器，检测板包括电池端连接器、若干条独立的测量通道、fpga处理单元、单片机、通信接口电路和供电电源；

3、供电电源用于为检测过程提供电源；

4、通信接口电路包括以太网接口、can通信接口和主从同步接口；

5、电池端连接器与测量通道相连接、测量通道与fpga处理单元相连接、fpga处理单元同时与单片机和主从同步接口连接，单片机分别与can通信接口和以太网接口相连接；

6、电池端连接器分别与动力电池单体、电流传感器和温度传感器连接；

7、测量通道包括信号调理电路、高速模数转换器和高速通信隔离接口芯片，信号调理电路同时与电池端连接器连接和高速模数转换器连接，高速模数转换器与高速通信隔离接口芯片连接，高速通信隔离接口芯片与fpga处理单元连接。

8、在上述技术方案中，设计了一种多通道的同步检测板结构，其中电池端连接器能够将动力电池单体的电压信息、电流信息和温度信息接入动力电池多通道同步检测板的测量通道进行测量，为每个电池单体的测量信号都设置了信号调理电路，经过调理的信号通过高速模数转换器(adc)能够根据所期望达到的测量精度选择16位、24位等不同分辨率的adc芯片，每一路adc芯片与fpga处理单元之间通过串行数据总线连接，并采用高速通信隔离接口芯片进行隔离。

9、基于fpga的并行处理能力，各个adc可以严格地保持同步采样，输出的结果数据也同步传输给fpga处理单元，进而保障了测量数据的时间同步。fpga处理单元获得了原始测量结果后，并行地进行各路测量结果校准计算获得最终结果。该最终结果发送给单片机，单片即通过以太网接口向外高速传输。

10、进一步地，信号调理电路包括低通滤波器、精密分压电阻网络和射极跟随器；

11、信号调理电路将接入的模拟信号通过低通滤波器滤除高频噪声，射极跟随器提高测量通道的输入阻抗，并进行分压处理得到高速模数转换器的输入信号，高速模数转换器将经过信号调理电路处理后的模拟信号转换为数字信号，高速通信隔离接口芯片对测量通道进行电气隔离。

12、进一步地，fpga处理单元控制测量通道中高速模数转换器的进行同步启动采样，并读入高速模数转换器的输出结果进行同步执行校准计算，将得到的最终测量结果以dma的方式传送到单片机，由此实现了测量数据的严格同步性。

13、进一步地，单片机读取测量结果并通过以太网接口将测量结果发送至pc机或远程服务器。

14、进一步地，单片机通过can通信接口向充放电测试仪传输控制指令和关键电池信息。

15、进一步地，检测板有多个，以其中一块检测板作为主检测板，工作处于主机模式并发出同步脉冲信号，其他的检测板作为从检测板，工作处于从机模式并与主检测板保持同步，主检测板通过主从同步接口与从检测板连接，这样可以保证所有的测量通道同时完成一次采样。

16、与现有技术相比，本方案所具备的显著优点有：

17、本方案所设计的检测板，在于应用于动力电池的性能测试时，能够高速并行地同步测量动力电池的电压、电流、温度、充放电量等信息，并且能够根据测量需要进行灵活多样的系统配置。

技术特征：

1.一种动力电池多通道同步检测板，该检测板连接有动力电池单体，所述动力电池单体连接有电流传感器和温度传感器，其特征在于，所述检测板包括电池端连接器、若干条独立的测量通道、fpga处理单元、单片机、通信接口电路和供电电源；

2.根据权利要求1所述的动力电池多通道同步检测板，其特征在于，所述信号调理电路包括低通滤波器、精密分压电阻网络和射极跟随器；

3.根据权利要求2所述的动力电池多通道同步检测板，其特征在于，所述fpga处理单元控制所述测量通道中所述高速模数转换器的进行同步启动采样，并读入所述高速模数转换器的输出结果进行同步执行校准计算，将得到的最终测量结果以dma的方式传送到所述单片机。

4.根据权利要求3所述的动力电池多通道同步检测板，其特征在于，所述单片机读取测量结果并通过所述以太网接口将测量结果发送至pc机或远程服务器。

5.根据权利要求3所述的动力电池多通道同步检测板，其特征在于，所述单片机通过所述can通信接口向充放电测试仪传输控制指令和关键电池信息。

6.根据权利要求1所述的动力电池多通道同步检测板，其特征在于，所述检测板有多个，以其中一块所述检测板作为主检测板，工作处于主机模式并发出同步脉冲信号，其他的所述检测板作为从检测板，工作处于从机模式并与所述主检测板保持同步，所述主检测板通过所述主从同步接口与所述从检测板连接。

技术总结
本发明涉及电池性能测量技术领域，具体涉及一种动力电池多通道同步检测板；检测板包括电池端连接器、若干条独立的测量通道、FPGA处理单元、单片机、通信接口电路和供电电源，测量通道包括信号调理电路、高速模数转换器和高速通信隔离接口芯片，信号调理电路同时与电池端连接器连接和高速模数转换器连接，高速模数转换器与高速通信隔离接口芯片连接，高速通信隔离接口芯片与FPGA处理单元连接；本方案所设计的检测板，在于应用于动力电池的性能测试时，能够高速并行地同步测量动力电池的电压、电流、温度、充放电量等信息，并且能够根据测量需要进行灵活多样的系统配置。

技术研发人员：姜卓,康春建,刘强,张章,姜文,牛利勇,李景新
受保护的技术使用者：国家计算机网络与信息安全管理中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11