[发明专利]一种信号放大电路及电池管理系统

说明书

本发明公开了一种信号放大电路及电池管理系统，该电路包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；本发明利用串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路，可以对电池产生的内阻激励响应信号进行n次有效放大，保证内阻激励响应信号可以放大到处理器可采样信号范围内，使处理器可以更加便捷的利用交流阻抗法测量电池的内阻，并且作为隔直放大器电路的第一级放大器电路，可以消除电池直流对放大器的影响，同时由于隔直放大器电路的输出传递函数具备带通特性，可以有效滤除内阻激励响应信号中的谐波干扰，提高了抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种信号放大电路及电池管理系统。

背景技术

蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，已广泛的应用于数据中心、通信、金融、交通、工业生产等各行各业。如果作为后备能源的电池失效或容量不足，就有可能在主供电源断电时造成重大生产安全事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测。蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻，无论是蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。

目前电池内阻的测量方式主要有两种：直流放电法和交流阻抗法。其中，直流放电法以理想直流电路为基础，对蓄电池进行瞬间以几A或几十A的大电流放电，然后测量电池两端的瞬间压降，再通过欧姆定律计算出电池内阻。该方法简单、易于实现，但蓄电池需要放出的瞬间电流较大，对蓄电池组和负载均会造成较大冲击，影响电池使用。此外，测量结果稳定性不佳，一般适用于对测量精度和安全性要求不高的场合。而交流阻抗法是一种以小幅值的正弦波电流信号作为激励源注入蓄电池，通过测定其内阻激励响应信号(响应电压信号)来计算电池内阻。交流阻抗法的优点在于在线测量可避免小扰动对系统产生的影响，扰动与系统的响应之间保持近似线性关系。然而，由于电池内阻一般较小，正常电池内阻为毫欧级，状态不好的电池内阻也只有几十毫欧到百十毫欧数量级。因此，在小电流注入时能产生的内阻激励响应信号通常都在几百微伏左右，相对于如单片机的处理器的10bit/12bit的ADC(模拟数字转换器)而言，该信号根本无法分辨出来。同时，该信号相对于2V、6V或12V等铅酸电池电压而言，该激励信号也不在一个数量极，采用传统信号放大电路将直接会使放大器饱和而无法有效放大出有用的激励信号。

因此，如何能够对电池产生的内阻激励响应信号(微弱信号)进行有效放大，使处理器可以更加便捷的利用交流阻抗法测量电池的内阻，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号放大电路及电池管理系统，以对电池产生的内阻激励响应信号进行有效放大，同时消除电池直流对运算放大器的影响，滤出内阻激励响应信号中的谐波干扰。

为解决上述技术问题，本发明提供一种信号放大电路，包括：串联的第一级放大器电路至第n级放大器电路；其中，n为大于等于2的正整数，所述第一级放大器电路具体为隔直放大器电路；

所述第一级放大器电路，用于与电池连接，隔离所述电池的直流电压信号，并对所述电池的内阻激励响应信号进行第一次放大；

与第n-1级放大器电路的输出端连接的所述第n级放大器电路，用于对所述内阻激励响应信号进行第n次放大。

可选的，所述第n-1级放大器电路采用单电源供电时，所述第n-1级放大器电路，还用于与第n-1直流偏置信号连接；

对应的，第n级放大器电路具体为对应的隔直放大器电路，还用于隔离所述第n-1直流偏置信号。

可选的，所述第一级放大器电路采用单电源供电时，包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；