電池組監(jiān)測系統(tǒng)及其關(guān)鍵模塊Sigma-Delta ADC的研究與設(shè)計.pdf

1、電池管理系統(tǒng)的研發(fā)是提高動力電池水平的重要依據(jù),為了達(dá)到一定的電壓、功率和能量等級,需要克服電動汽車串聯(lián)電池組中的各單體電池在制造、初始容量、電壓、內(nèi)阻以及溫度等方面的差異性,以提升整組電池的循環(huán)壽命。為減小差異性對鋰離子電池組的影響,在電池組的充放電過程中要使用均衡電路。系統(tǒng)采用一片式高壓信號采集和智能通訊計算,具有更高的可靠性和更低的成本。高壓采集部分為模擬信號,智能通訊和片間的相互級聯(lián)控制要求由數(shù)字信號來實(shí)現(xiàn),這其中的關(guān)鍵技術(shù)就是

2、在采樣和控制信號之間連接一個高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
　　本文對均衡系統(tǒng)的整體功能進(jìn)行分析,重點(diǎn)完成內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。Sigma-Delta ADC是一種高精度、高線性度的A/D變換器,易于集成在芯片系統(tǒng)中。它通過過采樣技術(shù),即多次采樣轉(zhuǎn)換取平均值實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換,能夠有效抑制環(huán)境噪聲。并且,被測量的電池上需并聯(lián)均衡控制的放電支路,存在高壓MOS開關(guān)控制而引入高頻噪聲,它存在于測量的整個過程中,這通過Sigma-Delta ADC的

3、數(shù)字抽取低通濾波也將有效的濾除掉。故在電池均衡系統(tǒng)中選擇 Sigma-Delta ADC為佳。本文設(shè)計的Sigma-Delta ADC由單環(huán)兩階反饋調(diào)制器和梳狀濾波器直接連接兩級半帶濾波器的數(shù)字抽取濾波器組成,結(jié)構(gòu)簡單易于穩(wěn)定,可達(dá)到12位精度。在此基礎(chǔ)上,針對大動態(tài)范圍和高精度Sigma-Delta ADC的需求設(shè)計了零點(diǎn)優(yōu)化和自適應(yīng)調(diào)制器結(jié)構(gòu),并給出行為級仿真結(jié)果。
　　通過分立元件板級系統(tǒng)測試、系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵模塊 Simuli