一种锂电池电压检测的拟合方法

贺健++赵建平++代作晓

摘 要： 该设计给出一种电路实现简单、精度高、微功耗的隔离锂电池电压检测方法。该锂电池电压检测方法是采用电池电压镜像检测原理，基于电磁开关技术，得到原始数据并对其进行拟合，数据的拟合方法决定了该电路的优势。实践表明该方法电路简单实用、检测精度高、适用范围广，具有很高的实用价值。

关键词：锂电池； 电压检测； 镜像检测； 数据拟合

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）10?0134?03

高能量比、长寿命、重量轻、绿色环保等优点使得锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等发电储能系统。锂电池电压的检测对于整个发电储能系统至关重要，系统的控制信号根据电池电压的不同工作在同区域。目前锂电池电压测量方法有机械继电器法隔离检测、差分放大器法隔离检测、电压分压法隔离检测、光电继电器法隔离检测等几种。精度差、结构复杂使得这几种方法都没有得到广泛应用。本文给出了一种电路实现简单、精度高、微功耗的隔离锂电池电压检测方法。

1 系统设计

本系统采用电池电压镜像检测原理。如图1所示，原边L3形成振荡电路，复边L1、L2整流输出结构对称，从而实现采样输出B点电压与锂电池A点电压相对。由于该检测方法是基于电磁开关技术，得到的原始信号非线性欠佳，所以数据的拟合方法决定了该电路的优势。在VCC为12 V，振荡频率为10 kHz，线圈匝比为12∶10∶10条件下对0～5 V锂电池进行测量得到如表1所示数据。

图1 锂电池镜像检测原理图

文中数据测量是在0～5 V范围内，每隔0.1 V作为间隔进行测量所得。

2 数据拟合

本系统所测得的数据在Orgin 8.0软件中进行数据拟合，分别进行了线性拟合和多项式回归拟合。其中线性拟合又分为两种拟合方式。第一次线性拟合是对所有所测得数据进行拟合，第二次线性拟合是把所有所测得数据分成了两组进行拟合。

表1 测量数据 V

2.1 线性拟合（一）

本次拟合是将实际A点值作为y轴，实测B点值作为x轴，利用线性方程式（1）进行拟合：

[y=1.116 08x-0.201 23] （1）

所得数据保留小数点后3位并将所得数据与实际A点值进行相减得到误差，所得误差与实际A点值相除得到误差百分比。本次拟合后的数据、误差及误差百分比如表2所示，拟合的曲线如图2所示。

图2 线性拟合（一）曲线

2.2 线性拟合（二）

本次拟合也是将实际A点值作为y轴，实测B点值作为x轴，将数据分成两组：第一组（前13个数据）利用线性方程式（2）进行拟合：

[y=1.216 45x-0.301 34] （2）

第二组（后33个数据）利用线性方程式（3）进行拟合：

[y=1.100 77x-0.148 22] （3）

表2 线性拟合（一）的数据、误差和误差百分比

所得数据保留小数点后3位并将所得数据与实际A点值进行相减得到误差，所得误差与实际A点值相除得到误差百分比。本次拟合后的数据、误差及误差百分比如表3所示，第一组数据拟合的曲线如图3（a）所示，第二组数据拟合的曲线如图3（b）所示。

图3 线性拟合（二）曲线

2.3 多项式回归拟合

本次拟合是将实际A点值作为y轴，实测B点值作为x轴，利用线性方程式（4）进行拟合：

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

所得数据保留小数点后3位并将所得数据与实际A点值进行相减得到误差，所得误差与实际A点值相除得到误差百分比。本次拟合后的数据、误差及误差百分比如表4所示，拟合的曲线如图4所示。

表3 线性拟合（二）的数据、误差和误差百分比

表4 多项式回归拟合的数据、误差和误差百分比

图4 多项式回归拟合曲线

3 结 语

本文提出一种锂电池电压检测方法，在电池电压为1 V以内系统检测基本优于3%，在电池电压为1 V以上系统检测误差优于1%。该检测方法电路简单实用、检测精度高、适用范围广，具有很强的实际应用价值。

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