圖1：典型電池監測與管理係統結構

其中遠程數據采集單元即電池監測模塊。
　　
監測模塊的功能定義
　　
功(gong)能(neng)實(shi)現(xian)的(de)前(qian)提(ti)是(shi)在(zai)不(bu)影(ying)響(xiang)或(huo)對(dui)電(dian)池(chi)性(xing)能(neng)影(ying)響(xiang)小(xiao)到(dao)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)實(shi)現(xian)

，離(li)開(kai)這(zhe)個(ge)前(qian)提(ti)則(ze)監(jian)測(ce)模(mo)塊(kuai)的(de)設(she)計(ji)會(hui)失(shi)去(qu)意(yi)義(yi)，因(yin)為(wei)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)往(wang)往(wang)是(shi)多(duo)個(ge)電(dian)池(chi)串(chuan)連(lian)在(zai)一(yi)起(qi)應(ying)用(yong)，一(yi)個(ge)電(dian)池(chi)的(de)失(shi)效(xiao)必(bi)然(ran)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)電(dian)池(chi)包(bao)出(chu)問(wen)題(ti)。
　　
監測模塊將在上述前提下實現下列功能：
　　
接受上層控製器的控製；
實現電池數據的采集，準確反應電池的物理參數，如電壓，溫度；
將采集到的數據傳送給上層控製器
，實現數據共享。
監測模塊要達到的物理性能
在采樣速率>10khz 的情況下
，
電壓采樣
電壓采集精度25℃優於0.5%, -40℃～85℃優於1%。
溫度采樣　
溫度采集精度±2℃
，-40℃~85℃。

監測模塊係統結構
　　
如圖2所示，虛線框部分為監測模塊基本結構。　

圖2：虛線框部分為監測模塊基本結構

基本結構共由三大部分組成：低壓回路、隔離電路、高壓回路。它們各自又由三部分組成：
　　
低壓回路包括：信號處理與轉換電路

，作用是處理來自整車的控製信號，典型如點火信號等，可以根據不同的應用要求設計
；電源電路和主芯片電路
，作用是給低壓回路供電
，同時實現監測模塊的控製邏輯與數據處理
；通訊電路，作用是與上層控製器以及下層的數據采集部分進行通訊，典型上層通訊電路采用CAN協議通訊，下層電路采用SCISPI，I2C等。
　　
隔離電路包括：控製隔離電路，作用是實現低壓對高壓控製電路的隔離；電源隔離電路，作用是實現低壓電源到高壓電源的隔離控製；通訊隔離電路，作用是實現高、低壓通訊電路電平的隔離並保證正常通訊。
　　
高壓回路包括：信號處理，作用是將電池包的電池模塊信號

、溫度傳感器以及其他信號轉化為可以直接采樣的電信號
；電源和采樣電路，作用是為高壓係統工作提供電源，同時對處理後的信號進行采樣處理，將模擬信號轉化為電壓信號
；通訊電路
，作用為將處理好的數字信號發送出去，同時接受低壓回路的控製指令。

設計實現
　　
以僅采集電壓和溫度為例說明本監測模塊的設計實現。
　　
低壓回路：使用MC9S08DZ60實現控製邏輯
，電源由外部12Ｖ蓄電池提供
；電源電路作用為將蓄電池電壓轉化為+5V電壓，采用芯片TLE4275G 實現；通訊電路采用CAN和SPI 的通訊方式。
　　
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隔離電路：采用光電隔離繼電器(PhotoMos Relay)　實現控製信號的隔離
；電源的隔離可以采用隔離電源，也可以采用直接從高壓取電低壓控製隔離的方式，設計采用後者去實現
；通訊電路采用光耦或通訊隔離芯實現高壓回路通訊電路和低壓回路的通訊連接。
　　
高壓回路：采用運放加阻容的方式實現電壓信號的轉換和調理
，采用NTC 熱敏電阻加分壓電路實現溫度信號的轉換；采用高壓到低壓的電源轉換芯片實現高壓控製回路的供電；采用帶SPI 接口的12位A/D轉換器AD7888實現模擬信號到數字信號的轉換並將數據傳送出去。電壓調理電路
、溫度調理電路
、AD7888應用電路分別如圖3、圖4和圖5所示。

圖3：電壓調理電路

圖4：溫度調理電路

圖5：AD7888應用電路

對電池性能的影響分析
　　
上述的方案設計中，在監測模塊高壓回路部分正常工作後，由於AD7888的耗電最大僅為3mW, 運放，隔離器件的耗電也僅為幾個mW , 因此整個高壓回路的耗電功耗可保持50mW以內，如果電池監測模塊高壓側電壓為48Ｖ，則折算到高壓端的電流僅為2mA左右。這對於電池工作時的動輒幾十A的電流所造成的功耗來說幾乎可以忽略不計
，非常容易在充電時補回；由you於yu高gao壓ya部bu分fen的de用yong電dian對dui每mei個ge監jian測ce模mo塊kuai都dou是shi一yi樣yang的de，同tong時shi高gao壓ya部bu分fen的de用yong電dian來lai自zi電dian池chi模mo塊kuai組zu成cheng的de串chuan聯lian總zong電dian壓ya
，因yin此ci監jian測ce模mo塊kuai對dui每mei個ge電dian池chi組zu的de用yong電dian負fu荷he也ye都dou是shi一yi樣yang的de
，從cong高gao壓ya部bu分fen的de取qu電dian不bu會hui造zao成cheng電dian池chi的de一yi致zhi性xing不bu好hao
，而er在zai電dian路lu不bu工gong作zuo時shi，由you於yu隔ge離li器qi件jianPhotoMos Relay在不工作時最惡劣的情況下通過的最大漏電流控製在1mA及以下
，對於6Ah的電池，在最惡劣的情況下10年的監測模塊自放電造成的額外容量損失僅為1.46%(1e-6×24×365×10/6)
，遠遠低於電池本身的自放電水準(通常在環境較好的情況下
，性能優異的電池1年自放電>25%), 因此可以放心長期使用
，滿足汽車/轎車應用需要。
　　
係統性能
　　
電壓檢測：在如20Ｖ滿量程的情況下，使用12位A/D轉換器可實現4.9mV(20V/4096)的分辨率，采用誤差校正後可實現優於0.01Ｖ的檢測精度。
　　
溫度檢測：取決於溫度傳感器性能。
　　
係統結構優缺點以及改進
　　
係統具備以下優點：1
、實現較高的采樣速率，因為擴展了外部ADC, 影響速度的主要因素將僅集中在高壓回路中信號調理所允許的信號帶寬以及ADC的采樣速率
，當前電子技術的發展使這兩項均可以輕鬆作到10kHz以上，這意味著測試短暫到0.1ms以上的瞬間電壓變化

，因此可測量到電壓變化的具體細節，並滿足電池數據采集需要。2、由you於yu采cai用yong了le電dian壓ya隔ge離li的de措cuo施shi，高gao壓ya側ce對dui低di壓ya側ce的de影ying響xiang可ke以yi忽hu略lve。高gao壓ya和he低di壓ya完wan全quan隔ge離li
，隔ge離li性xing能neng僅jin取qu決jue於yu於yu隔ge離li器qi件jian的de性xing能neng，使shi用yong典dian型xing如ru光guang耦ou等deng可ke實shi現xianＤＣ高達1000V的隔離。3、由於低壓側和高壓側完全沒有聯係

，因此它消除了巨大(可能高達幾百伏)共模電壓的影響，降低了設計的難度。

係統缺點：youyumeikuaijiancemokuaijundaiyouyipianweichuliqixinpian
，zhengchedianqixitongmeizengjiayikuaijiancemokuaijiangzengjiayikuaiweichuliqidechengben，congerzengjialejiancemokuaizaizhengcheyingyongdechengben。
　　
可能的改進：將隔離控製電路的邏輯功能集成在高壓側實現
，使監測模塊出來的數字信號直接送給上層的控製器，降低係統成本。