一種鋰電池電壓檢測的擬合方法

賀健++趙建平++代作曉

摘 要： 該設(shè)計(jì)給出一種電路實(shí)現(xiàn)簡單、精度高、微功耗的隔離鋰電池電壓檢測方法。該鋰電池電壓檢測方法是采用電池電壓鏡像檢測原理，基于電磁開關(guān)技術(shù)，得到原始數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行擬合，數(shù)據(jù)的擬合方法決定了該電路的優(yōu)勢。實(shí)踐表明該方法電路簡單實(shí)用、檢測精度高、適用范圍廣，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鋰電池； 電壓檢測； 鏡像檢測； 數(shù)據(jù)擬合

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）10?0134?03

高能量比、長壽命、重量輕、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)使得鋰電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)。鋰電池電壓的檢測對于整個(gè)發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)至關(guān)重要，系統(tǒng)的控制信號根據(jù)電池電壓的不同工作在同區(qū)域。目前鋰電池電壓測量方法有機(jī)械繼電器法隔離檢測、差分放大器法隔離檢測、電壓分壓法隔離檢測、光電繼電器法隔離檢測等幾種。精度差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜使得這幾種方法都沒有得到廣泛應(yīng)用。本文給出了一種電路實(shí)現(xiàn)簡單、精度高、微功耗的隔離鋰電池電壓檢測方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用電池電壓鏡像檢測原理。如圖1所示，原邊L3形成振蕩電路，復(fù)邊L1、L2整流輸出結(jié)構(gòu)對稱，從而實(shí)現(xiàn)采樣輸出B點(diǎn)電壓與鋰電池A點(diǎn)電壓相對。由于該檢測方法是基于電磁開關(guān)技術(shù)，得到的原始信號非線性欠佳，所以數(shù)據(jù)的擬合方法決定了該電路的優(yōu)勢。在VCC為12 V，振蕩頻率為10 kHz，線圈匝比為12∶10∶10條件下對0～5 V鋰電池進(jìn)行測量得到如表1所示數(shù)據(jù)。

圖1 鋰電池鏡像檢測原理圖

文中數(shù)據(jù)測量是在0～5 V范圍內(nèi)，每隔0.1 V作為間隔進(jìn)行測量所得。

2 數(shù)據(jù)擬合

本系統(tǒng)所測得的數(shù)據(jù)在Orgin 8.0軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，分別進(jìn)行了線性擬合和多項(xiàng)式回歸擬合。其中線性擬合又分為兩種擬合方式。第一次線性擬合是對所有所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，第二次線性擬合是把所有所測得數(shù)據(jù)分成了兩組進(jìn)行擬合。

表1 測量數(shù)據(jù) V

2.1 線性擬合（一）

本次擬合是將實(shí)際A點(diǎn)值作為y軸，實(shí)測B點(diǎn)值作為x軸，利用線性方程式（1）進(jìn)行擬合：

[y=1.116 08x-0.201 23] （1）

所得數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后3位并將所得數(shù)據(jù)與實(shí)際A點(diǎn)值進(jìn)行相減得到誤差，所得誤差與實(shí)際A點(diǎn)值相除得到誤差百分比。本次擬合后的數(shù)據(jù)、誤差及誤差百分比如表2所示，擬合的曲線如圖2所示。

圖2 線性擬合（一）曲線

2.2 線性擬合（二）

本次擬合也是將實(shí)際A點(diǎn)值作為y軸，實(shí)測B點(diǎn)值作為x軸，將數(shù)據(jù)分成兩組：第一組（前13個(gè)數(shù)據(jù)）利用線性方程式（2）進(jìn)行擬合：

[y=1.216 45x-0.301 34] （2）

第二組（后33個(gè)數(shù)據(jù)）利用線性方程式（3）進(jìn)行擬合：

[y=1.100 77x-0.148 22] （3）

表2 線性擬合（一）的數(shù)據(jù)、誤差和誤差百分比

所得數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后3位并將所得數(shù)據(jù)與實(shí)際A點(diǎn)值進(jìn)行相減得到誤差，所得誤差與實(shí)際A點(diǎn)值相除得到誤差百分比。本次擬合后的數(shù)據(jù)、誤差及誤差百分比如表3所示，第一組數(shù)據(jù)擬合的曲線如圖3（a）所示，第二組數(shù)據(jù)擬合的曲線如圖3（b）所示。

圖3 線性擬合（二）曲線

2.3 多項(xiàng)式回歸擬合

本次擬合是將實(shí)際A點(diǎn)值作為y軸，實(shí)測B點(diǎn)值作為x軸，利用線性方程式（4）進(jìn)行擬合：

[y=0.083 3x3-0.075 9x2+1.315 13x-0.331 56] （4）

所得數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后3位并將所得數(shù)據(jù)與實(shí)際A點(diǎn)值進(jìn)行相減得到誤差，所得誤差與實(shí)際A點(diǎn)值相除得到誤差百分比。本次擬合后的數(shù)據(jù)、誤差及誤差百分比如表4所示，擬合的曲線如圖4所示。

表3 線性擬合（二）的數(shù)據(jù)、誤差和誤差百分比

表4 多項(xiàng)式回歸擬合的數(shù)據(jù)、誤差和誤差百分比

圖4 多項(xiàng)式回歸擬合曲線

3 結(jié) 語

本文提出一種鋰電池電壓檢測方法，在電池電壓為1 V以內(nèi)系統(tǒng)檢測基本優(yōu)于3%，在電池電壓為1 V以上系統(tǒng)檢測誤差優(yōu)于1%。該檢測方法電路簡單實(shí)用、檢測精度高、適用范圍廣，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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