Design and Experimental Verification of Voltage Measurement Circuits Based on Linear Optocouplers with Galvanic Isolation for Battery Management Systems

Abstract

A battery management system (BMS) design, based on linear optocouplers for Lithium-ion battery cells for automotive and stationary applications is proposed. The critical parts of a BMS are the input voltages and currents measurement circuits. In this design, they include linear optocouplers for galvanic isolation between the battery pack and the BMS. Optocouplers based on AlGaAs light emitted diodes (LED) and PIN photodiode with external operational amplifiers are used. The design features linear characteristics, to ensure the accuracy of the measurements. The suggested approach is based on graphical data digitalizing, which gives the precise values for the most sensitive parameters: photocurrent, normalized and transferred servo gain and helps the calculation procedure to be automated with MATLAB scripts. Several mathematical methods in the analysis are used in order for the necessary equations to be derived. The results are experimentally verified with prototypes.

A Low-cost Optocoupler-Based Isolator System for IoT-Based Voltage Measurement in Low and High voltage DC Applications

“…The current transfer ratio (CTR) is however not linear in all regions as the current/ power characteristic of LEDs does not progress linearly [18]. As a result, optocouplers used in practical applications in which CTR linearity is crucial are implemented in a closed-loop approach with a second photodetection device providing feedback control [19,20]. Conventional optocouplers however consist of a single Infrared LED and IR detection device and do not integrate any form of feedback control and are therefore characterized with LED and photocurrent dependent on temperature and LED forward voltage stability.…”

Mạch đo điện áp cách ly cho thiết bị điện tử công suất

“…Mạch này yêu cầu hai bộ nguồn cung cấp, một bộ nguồn cấp ở phía điện áp/công suất cao và một bộ nguồn cấp ở phía điện áp/công suất thấp. Điều này làm tăng mức độ phức tạp trong thiết kế và cũng như không đáp ứng mục tiêu tối ưu về chi phí thiết bị lẫn diện tích của mạch in của sản phẩm (IXYS, 2013;Dimitrov et al, 2019).…”

“…3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNMạch đo điện áp cách ly sử dụng LOC110 như Hình 3 đại diện cho thiết bị được sử dụng trong các sản phẩm công nghiệp được lắp ráp để kiểm tra và đối chứng(IXYS, 2013;Dimitrov et al, 2019).Mạch đo điện áp cách ly ứng dụng AMC3330 với kích thước 2,5 cm x 7 cm như Hình 4 được thiết kế và lắp ráp để đánh giá khả năng vận hành của mạch đo điện áp cách ly. Giá trị các linh kiện và hệ số khuếch đại của từng mạch được liệt kê trong Bảng 1 và Bảng 2 với khả năng đo điện áp 100 V ở ngõ vào của mạch đo điện áp cách ly sử dụng AMC3330.…”

DC machines remote lab case study in Technical and Vocational University

“…This part consists of an Arduino as a central core that communicates sensors to the lab server computer. Arduino board reads data of ACS712 5 and 30 A current sensor, voltage monitoring circuit made with IL300 presented in [10], and inductive proximity sensor AUTONICS PRL18‐8DP , and transfers them to lab server by LIFA. Figure 7 shows a block diagram of the DAQ.…”