多路串联电池检测

最近接了一个电池检测的科技项目，百度了一下，发现相关的文章和帖子比较少，索性写一点方案，希望能帮助有类似需求的同学。

关于电池检测，网上有好多文章和论文，个人感觉都比较水，互相抄袭严重，有的图竟然在各种论文中互相抄错，希望学术圈戒骄戒躁吧！

我们需要解决的问题是什么，单节分立的电池检测几乎没有任何难度，多节分立电池的检测也很成熟，但是串联多节电池的检测难度会稍微大一点，也就是共模电压串联后太高，如果考虑检测装置的体积，确实有一些难度。

目前的电动汽车和锂电池行业做的很好，相关的产品应该也很多，先看下几种电池检测方式吧：

共模测量法

这是从别人抄来的，哈哈。

共模测量是相对同一参考点，用精密电阻等比例衰减测量各点电压，然后依次相减得到各节电池电压。共模电压在每一导体和所规定的参照点之间出现电压的平均值，或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压。

该方法电路比较简单，但是测量精度也等比例降低，经常会造成累计误差，所以不能满足要求。因此这种方法只适合串联电池数量较少或者对测量精度要求不高的场合。消耗电池电能，且需要出厂校准调试，批量生产很浪费人力成本。

如图所示为电阻分压方案。

继电器切换

转换速度太慢，路数少，采样速度要求不高的情况下可以考虑，不做赘述。

光MOS阵列采集

这也是从别人抄来的，抄来的图画的不好，有错的地方，基本原理凑合看看即可。

在继电器切换采集的基础上，使用光MOS组成采集阵列，使用译码器选通某路测量。大致如下图所示。

光MOS体积大，价格也比较贵，且此方案也需要分组隔离，优势也不大。

MUX+ADC+分组隔离方案

使用高速多路复用器，分组采集，在ADC侧进行数字隔离，前端的实现方式如下图所示：

TI的MUX507类似的器件，转换速度较快，可以满足要求，共模电压最高可达36V，可以满足8路（即55路情况中的8路）差模采集。如上图的电路，至少要隔离出7组，且MUX507供电电源需要大于8*3V=24V，无论是整体电路还是隔离方式占用板面都比较大。且类似芯片需要从电池取电，或者使用系统电源隔离出24V以上的供电电压。

模拟前端隔离方案

模拟前端可以考虑使用隔离运放，但是需要注意隔离运放的输入电压一般都比较小，印象中AVAGO的隔离运放只有±200mV的输入范围，需要用放大器、电阻处理，多路设计也有些麻烦。如果大神们喜欢用分立器件增加点设计乐趣，再进行温度调理等方面的设计，感觉还是可以试一下的。

专用芯片方案

还是提出一个比较简单容易实现的方案吧：

本来想用MUX+运放+ADC+隔离自己搭一套电路的，后来在凌特的官网上发现了好东西，看出来凌特（现在应该叫ADI了）在电源方面做得东西还是比较有优势的，在此替他们做做广告，哈哈哈！

看了凌特的器件手册，写的也不错，基本上全套方案都帮忙想好了，科技项目暂不考虑成本，做个指标不错的先试试，直接选了同类电池检测芯片中比较高端的一款LTC6804-1。大家要是成本需求，如果板面要求不太紧张的话，可以考虑用MUX自己搭，或者使用凌特的低成本同类器件（有低采样率的）。

LTC6804随口问了技术支持，大概10刀一片，砍砍价还是可以接受。

其检测前端如下图所示：

使用分组隔离，可以完美解决串联电池共模电压问题，SPI的菊花链通过变压器传输，通过一片LTC6820转换为数字信号传输给CPU，基本就没啥其它的事了，这项目难度瞬间变低了，提不起性质了……

小伙伴们一定要注意，虽然凌特的片子很完美，还要注意下隐藏的小问题，我想了几条：多片串联菊花链要考虑下SPI的速度够不够；时刻注意单片的共模电压千万不能超；对于燃料电池，要注意，单片电压非常低，呵呵，也就是说可能12片电池取电都无法让片子工作；注意不能检测负压！

关于电池取电，有的项目不一定适用，所以需要隔离出来多路电源为芯片供电，隔离出来的电源电压要高于每组检测电池的总最大电压，凌特也有个现成的电路：

自己用变压器搭也挺简单的，不放心的直接抄就行啦！

剩下的传输方面的问题就是大家都会的数字电路了，只采集和简单上传就看需求喽，汽车电子常用的CAN应该用的比较多，出点彩，加个液晶，以太网，RS485就随便玩啦。

顺便提一下用这种方法能做出来的极限指标：

ADC最高分辨率：16位（这个指标比较耍流氓，好多仪器竟然这么写，明显是骗客户的，哈哈，能做到和ADC一样的精度的几乎不可能，可是都这么写也没办法啦）

每组最高共模电压：75V（这个指标大家可以想想哈，对于自己搭的电源，最高只能达到电源最高电压）

采样率：理论上能达到290us采集12路，25us采集一路，采样率达到40kS/s/ch，注意单位呀，哈哈，很多写指标的人都耍了小心眼，一台设备采集8路，采样率好多都写的是总采样率，都是套路！

尺寸：估计能做到150mm*150mm。

最后大家可以看下NI的模块指标，满满的套路呀，哈哈哈，

大家可以考虑下：

电池检测能用吗？怎么用？装置内通道的隔离方式大致如何？