Esistono soluzioni pronte all'uso a questo problema, non è necessario fare confusione con trasformatori e circuiti esotici. Puoi trarre vantaggio dal fatto che è molto più facile isolare un segnale digitale rispetto a un segnale analogico e utilizzare comunicazioni seriali tra il microcontrollore e il monitor della batteria. Dovresti cercare un "monitoraggio dello stack della batteria multicella". Ad esempio, il Linear Technology LTC6802 può monitorare le tensioni su un massimo di 12 celle agli ioni di litio e fornire i dati sulla tensione tramite un'interfaccia SPI.

Non sono sicuro che rimarrai con sufficiente precisione utilizzando questo metodo, ma prima mi dirigo in questa direzione per la sua semplicità. In ogni punto di giunzione tra le batterie, installa un divisore di tensione a terra dove ottieni 1/16 della tensione totale dalla giunzione. A un massimo di 50,4 V, si otterrebbe una tensione di ingresso massima al sistema di 3,15 V. Quindi puoi usare un mux a basso voltaggio standard o puoi semplicemente inviare ciascuno degli 11 punti (o 12 se conti la massa) direttamente al tuo uController che avrebbe un ADC a 12 bit internamente capace di mux in quegli 11 segnali. Si perderanno 4 bit di risoluzione a causa del partitore di tensione 16X (2 ^ 4). Il risultato finale sarebbero gli 8 bit che stai cercando. Il trucco per questa configurazione sarebbe ottenere resistori di tolleranza molto stretti.

Per misurare la tensione di ogni cella, dovresti semplicemente prendere la tensione nei due punti intorno ad essa e sottrarre il massimo dal basso.

Proverei a mettere un microcontrollore economico su ogni batteria. Ci sono molti micro che possono funzionare direttamente da 3 a 4,2 V e assorbono pochissima corrente. Il micro misurerebbe la tensione della cella, quindi invierebbe le informazioni digitalmente su un optoisolatore.

L'uscita di tutti gli optos da tutte le celle sarebbe in parallelo, ciascuna in grado di abbassare la stessa linea. L'unico trucco rimanente sarebbe quindi assicurarsi che solo un micro invia i suoi dati alla volta. Questo potrebbe essere fatto con uno schema di passaggio di token.

Il micro sulla cella con riferimento a terra può essere attivato direttamente dal controller principale. Dopo aver inviato i suoi dati, asserirà il segnale di trigger alla cella successiva più in alto. Questo può essere spostato di livello in vari modi. La mia prima reazione è usare un transistor in configurazione base comune, ma ci sono anche altri modi. Il punto è che questo è economico e facile da fare perché il terreno per il prossimo micro è il power rail del micro attuale.

Un vantaggio di questo schema è che puoi impilare molte celle in questo modo, tutte utilizzando lo stesso circuito di misurazione. La precisione e la risoluzione sono le stesse per ogni cella nello stack.

Dai un'occhiata, questa è probabilmente la soluzione più semplice al tuo problema:

http://www.flyelectric.ukgateway.net/pic-balancer.htm

Utilizzando diodi di riferimento e divisori di tensione puoi tradurre e scalare ogni tensione a 0-3,3 V, dove può essere misurata dall'ADC sul chip.

Perché il tuo chip probabilmente non se hai 10 pin di ingresso analogico, potresti usare un demultiplexer analogico.

Il metodo ovvio è utilizzare una misurazione differenziale, ma ottenere una precisione accettabile con quel metodo è piuttosto difficile.

Un sistema a condensatori volanti sarebbe potenzialmente meno problematico, ma in questo caso richiederebbe interruttori ad alta tensione.

I singoli amplificatori di isolamento sono un po 'costosi ma funzionano con un minimo di problemi.

C'è un altro metodo possibile: se si collega un trasformatore per canale attraverso un diodo a ciascuna cella, è possibile pulsare il trasformatore e misurare la forma d'onda della tensione all'estremità di pilotaggio per determinare la tensione della cella. Un paio di canali di riserva possono essere utilizzati per la calibrazione (zero / Vref), quindi avresti bisogno di 14 canali. È un po 'più un progetto però.

Modifica: per espandere l'idea del trasformatore, qui è una nota applicativa AN112 di Jim Williams (RIP) che la descrive nel contesto della misurazione della batteria e un diagramma a blocchi, schematico da che AN. Utilizza BJT collegati come diodi. Il trasformatore è un Pulse Engineering PA2100NL / PA2101NL.

Avrai bisogno di una dozzina di amplificatori di differenza o strumentazione con alta tensione di modo comune che alimenta un sistema di acquisizione dati.

Un amplificatore disponibile in commercio è l'AD627. Per come crearne uno personalizzato, vedere http://cds.linear.com/docs/en/design-note/dn25.pdf, ma nota che la corrispondenza dei resistori è fondamentale. Inoltre, qualsiasi amplificatore di strumentazione ad alta tensione utilizzerà un partitore di tensione interno e questo scaricherà le celle se fornito abbastanza a lungo.

Se non puoi consentire alcuna scarica durante la misurazione, dovrai creativo. Se puoi impostare la massa dell'amplificatore sul punto medio della stringa di celle, devi solo gestire +/- 25 volt. È possibile ottenere amplificatori operazionali ad alta tensione per gestire questo e creare una dozzina di seguitori di tensione per tamponare le singole celle, quindi eseguire divisori / amplificatori operazionali per misurare le differenze. Ciò richiederà un set di alimentatori non standard e dovrai garantire che gli alimentatori dell'amplificatore siano flottanti rispetto alla batteria.

Dopo aver condizionato la differenza di tensioni a qualcosa di ragionevole, ci sono un numero qualsiasi di aziende che realizzano sistemi di acquisizione dati.