[发明专利]一种基于FPGA的快速电池分选系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速电池分选系统，主要用于电池的内阻和电压的测试和分选，测试信号为1kHz交流信号。

背景技术

随着锂电池、镍氢电池等高效能电池被广泛引用于各领域，对电池的测试检测效率不断提出要求。内阻和电压是主要测试项目。目前的电池检测开始由手工检测开始向自动化测试发展，同时还要求自动化测试系统的效率要高。现在的测试分选系统存在着以下缺陷：1、测试速度慢，2、分选速度慢。速度慢的主要原因是：多数测试仪器的采样部分的积分器和AD转换器是分开的，此外，过多依赖处理器的运算和占用太多的通讯时间，影响了测试效率。

发明内容

本发明的目的是以FPGA为基础，通过利用FPGA硬件逻辑的高速执行速度，减少了处理器的数据处理负担，同时也降低了处理器的通讯时间，最终达到了高速测试和分选的效果。

    本发明采用的技术方案是：包括分别连接处理器、1kHz恒流源、比较器、2kHz恒流源、检相器以及积分型AD转换器的FPGA，1kHz恒流源和2kHz恒流源之间串接比较器，1kHz恒流源连接被测电池，FPGA 和被测电池之间连接2kHz恒流源，被测电池两端连接放大器，放大器分别连接带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器经第二积分型AD转换器连接FPGA，带通滤波器经检相器连接第一积分型AD转换器；FPGA产生2kHz的信号注入测试端，当有被测电池接入时，1kHz恒流源注入被测电池，在被测电池两端采样直流电压和交流信号，通过放大器将信号放大，当测试电池电压时，第二积分型AD转换器工作；当测试电池电阻值时，第一积分型AD转换器工作；FPGA对获得的AD值校准运算，运算结果和比较器上下限值进行比较后输出分选结果。

本发明的有益效果是：

    1、利用FPGA的高度集成化，简化了硬件电路，小型化了设备，降低了功耗还提高了系统的可靠性，降低了系统的故障率。

 2、利用FPGA的强大功能，实现各种逻辑控制到校准运算，实现了各种硬件功能的集成，在各个工作状态间的切换直接由FPGA完成，节省了和处理器通讯的时间。

3、自主搭建的积分型AD转换器，将积分器和AD转换器合为一体，提高了响应速度。

 4、最大程度长减少了处理器的参与程度，大幅缩减处理器的工作量，提高了处理器对其它事件的响应速度。

5、高速积分型AD将测试和分选合二为一，有效提高测试速度。 基于FPGA的快速电池分选系统有效增加了系统的集成度，以硬件逻辑为基础，内建有硬件乘法器，控制、运算、分选都由硬件完成，可以有效提高测试和分选的效率。

附图说明

图1是本发明的结构组成图；

图2是图1中比较器5的组成图；

图3是电池阻抗图；

图4是图1中积分型AD转换器11、12的原理图；

图中：1.FPGA（可编程逻辑器件）；2.处理器；3.分选输出部件；4.1kHz恒流源；5.比较器；6.2kHz恒流源；7.放大器；8.带通滤波器；9.低通滤波器；10.检相器；11.积分型AD转换器；12.积分型AD转换器；13.被测电池；14、15.电容；16、17、18、19.运算放大器；20.电阻；21.被测信号源内阻；22.基准电流源；23.运算放大器；24.积分电容；25.计数器；26.过零比较器。

具体实施方式

如图1所示，整个系统包括FPGA 1（可编程逻辑器件），FPGA 分别连接分选输出部件3和处理器2，FPGA1还和1kHz恒流源4连接，1kHz恒流源4连接被测电池13，FPGA1为1kHz恒流源4提供相位稳定的1kHz基准信号，1kHz恒流源4产生的交流电流注入被测电池13。被测电池13两端连接放大器7，放大器7分别连接带通滤波器8和低通滤波器9，放大器7分别放大被测电池13两端的直流信号和交流信号后，分别进入带通滤波器8和低通滤波器9。经过低通滤波器9的信号交流部分被滤波掉，剩下的直流信号为电池两端的直流电压信号。低通滤波器9经积分型AD转换器12连接FPGA1，带通滤波器8经检相器10连接积分型AD转换器11，检相器10连接FPGA1，积分型AD转换器11也连接FPGA1。当进行电池电压测试时，积分型AD转换器12工作，积分型AD转换器12的转换值由FPGA1计数获得。当进行电阻值测试时，积分型AD转换器11工作，积分型AD转换器11的转换值也由FPGA1计数获得。