差模测量法测量蓄电池电压原理

摘 要 目前蓄电池电压测量方法数不胜数，但没有具体的总结，在本文中我们将介绍5种差模测量法的基本原理，并对其优缺点进行总结，帮助人们在选择不同类型的蓄电池进行测量时选择适当的方法，来提高效率与准确率。

关键词 蓄电池 差模测量法 原理

中图分类号：TP212.1 文献标识码：A

蓄电池的好坏与剩余容量等情况可以通过测量蓄电池的端电压看出，能够体现当前蓄电池运行情况的最好方法是测量蓄电池的端电压。测量单体VRLA蓄电池电压的方法很多，主要是共模测量法与差模测量法。差模测量法主要有线性电路直接采样法、继电器切换提取电压法、V/F转换法、运算放大器和MOSFET管相结合的方法和浮动地技术测量法。本文主要介绍差模测量法的基本原理。

差模测量法是选通单节蓄电池测量，使用了电子元件或者电气元件进行选通，当串联蓄电池组蓄电池数量增加时，其误差不会发生积累，测量精度比较高。常见的4种差模测量法如下：

1继电器切换提取电压法

继电器切换提取电压法是将两个差模运算放大器进行相减实现的，它的电路原理采用硬件直接相减法电路如图所示。

如上图所示，Vna、Vnb分别表示n号蓄电池的高电位和低电位，该电路选用的ICL7650运算放大器的差模增益高达105/mv，由于运算放大器的同相输入端和反相输入端都接地电位，因此，同相输入端与反相输入端有相等的电位。Rnp是平衡电阻，作用是确保运算放大器能稳定的工作。这个硬件直接相减法电路的基本原理为：

运算放大器A，是一个反向放大器，构成了反相比例运算电路。其公式为：Vnc=-（Rn2/Rn1）·Vna。运算放大器B是一个加法器，构成了加减运算电路，

2 V/F转换无触点采样提取电压

V/F转换的原理是首先把被测量的信号转换为电压（或电流）量，然后转换为与电压或电流量相对应的脉冲频率。该方法是使用模拟开关来选通串联蓄电池组中每一个蓄电池进行测量，测量的电压要进行降压处理，然后被送至V/F转换系统，然后通过光电隔离器把V/F转换后的输出信号送到多路模拟开关，再送到单片机进行处理，单片机是通过多路模拟开关的闭合采集信号，光电隔离技术和变压器隔离技术被运用到数据处理电路和数据采集电路中。该方法用V/F转换作为A/D转换器，弊端是在小信号范围内的精度比较低、线性度比较差，而且其响应的速度比较慢。

3 线性电路直接采样法

直接采样法适用于蓄电池数量比较少的时候，该电路原理简单实用，应用的范围比较广，但是电阻阻值对它的测量精度有比较大的影响，电路的测量精度不是很高，当串联蓄电池组中蓄电池的数量较多时，由于每一个蓄电池接一个采集电路，导致电路体积比较庞大，成本比较高。

4 浮动地技术法

串联蓄电池组的总电压比较高，当它的电压远远高于模拟开关的正常工作电压时，我们无法进行电压的测量，因此需要采用浮动地技术来确保测量电路的正常工作，它的原理是测量不同蓄电池电压的时候，地电位能自动浮动。浮动地技术测量电压电路的原理图如上图所示，当系统工作的时候，使用模拟开关进行选通，让其被测量的蓄电池端的电位信号接入，进行测量，该信号分两路分别进入差分放大器和窗口比较器，如果进入窗口比较器的信号等于固定电位Vr，就启动A/D进行测量，如果该信号电位高于Vr或者低于Vr，控制器就会控制地电位（GND）自动浮动，直到地电位调整到与Vr相等，然后再启动A/D进行测量。整个调整的过程速度较快，但是地电位受外界干扰的影响很大，而该方法不能实时精确控制地电位，从而使整个系统的测量精度降低。当增加串联蓄电池组中蓄电池的数量时，该方法会造成电路复杂。

参考文献

[1] 张利国，蒋京颐.一种串联蓄电池组电压巡检仪的设计[J].现代电力电子技术，2006（20）.

[2] 李树靖，林凌，李刚.串联电池组电池电压测量方法的研究[J].仪器仪表学报，2003（4）.

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