CN109975714A - 一种兼容多种电压的电压检测装置、检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容多种电压的电压检测装置、检测***及方法，其中方法包括以下步骤：根据不同电压类型的蓄电池组，采用不同的连接方式连接蓄电池组的电池，并检测电池的电压值；当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。本发明采用不同的连接方式将电压检测装置与不同类型的电池连接，实现兼容检测多种类型的蓄电池组，提高检测效率和质量，降低检测成本，可广泛应用于蓄电池监测技术领域。

Description

一种兼容多种电压的电压检测装置、检测***及方法

技术领域

本发明涉及蓄电池监测技术领域，尤其涉及一种兼容多种电压的电压检测装置、检测***及方法。

背景技术

蓄电池是直流电源***的重要组成部分，它的可靠性直接决定直流电源***的可靠性。直流***在变电站为控制、信号、保护、自动装置及事故照明提供可靠的直流电源，在变电站的安全运行中起着重要的作用，是安全运行的保证。而蓄电池在直流***中更为重要，在电网出现故障时，蓄电池是唯一的能源提供和保证者。根据国网公司《直流电源***技术标准》要求，220kV变电站基本配置了200～300Ah两组蓄电池组及对应的充电装置；110kV变电站基本配置了200Ah或以下的一组蓄电池组；为了检验蓄电池组的实际容量，保证***的正常运行，变电站基本都是使用蓄电池放电仪来对蓄电池组进行日常维护、容量检测等。而目前的蓄电池放电仪都是使用电压采集模块来获取单体电池的电压。

从蓄电池组的使用情况来看，目前使用较多的是单体2V的蓄电池组，也有部分单位使用单体12V的蓄电池组，以及较少数量单体6V的蓄电池组。这样就给蓄电池电压采集设备的兼容性提出了更高的要求。目前，国内较多放电仪采用单个电压采集模块测量单节电池的情况，这样做的缺点是单个模块无法兼容其他电压，即在对不同电压等级的蓄电池组进行核容时，电压采集模块不能通用。还有就是采用单个模块监测单节电池的方案接线繁杂，工作量大，导致工作效率低，且过多的模块不便于携带、运输。增加人力物力成本。

名词解释：

电池组：电池组作为电力***位直流设备提供后备电源的存在。保障继电保护及其他设备的正常工作。

电池平衡：电池平衡技术主要是通过热量散发的方式将电压过高的电池电量放掉。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够兼容检测多种电压类型的电池组的电压检测装置、检测***及方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种兼容多种电压的电压检测装置，包括微处理器和电压采集模块，所述微处理器与电压采集模块连接，所述电压采集模块包括六个电压检测接口；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

进一步，所述电压采集模块包括电池管理芯片、开关电路和七条依次排列的电压采样线，且相邻两条电压采样线对应一个电压检测接口，所述电池管理芯片分别与开关电路和电压采样线连接，所述开关电路与电压采样线连接。

进一步，所述电池管理芯片采用型号为AD7280A的芯片，所述开关电路包括六个场效应晶体管，各所述场效应晶体管的栅极分别连接至电池管理芯片的电池平衡接口，各所述场效应晶体管的漏极和源极分别与相邻两条电压采样线连接。

进一步，还包括无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与微处理器连接。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种兼容多种电压的检测***，包括放电仪和电压检测装置，所述放电仪和电压检测装置连接，所述电压检测装置采用上所述的一种兼容多种电压的电压检测装置。

本发明所采用的第三技术方案是：

一种兼容多种电压的检测方法，包括以下步骤：

根据不同电压类型的蓄电池组，采用不同的连接方式连接蓄电池组的电池，并检测电池的电压值；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

进一步，当检测单体2V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时关闭六个场效应晶体管，分别检测6节单体2V的电池的电压值。

进一步，在检测6节单体2V的电池的电压值后，还包括以下步骤：

依次按照预设方式开启各场效应晶体管后，关闭场效应晶体管，以释放当前电池通道的残余电荷。

进一步，当检测单体6V的蓄电池组时，检测步骤为：

开启前三个相连的场效应晶体管，以及关闭后三个相连的场效应晶体管后，检测第一节单体6V的电池的电压值；

关闭前三个相连的场效应晶体管，以及开启后三个相连的场效应晶体管后，检测第二节单体6V的电池的电压值。

进一步，当检测单体12V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时开启六个场效应晶体管，以使六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测单体12V的电池的电压值。

本发明的有益效果是：本发明根据不同电压类型的蓄电池组，采用不同的连接方式将电压检测装置与电池连接，并调节电压检测接口来对电池进行检测，从而实现兼容检测多种电压类型的蓄电池组，提高了检测效率和质量，也降低了检测成本。

附图说明

图1是实施例中检测单体2V的蓄电池组时电路连接示意图；

图2是实施例中检测单体6V的蓄电池组时电路连接示意图；

图3是实施例中检测单体12V的蓄电池组时电路连接示意图；

图4是实施例中检测单体2V的蓄电池组时开关电路配置的示意图；

图5是实施例中检测单体6V的蓄电池组时开关电路配置的示意图；

图6是实施例中检测单体12V的蓄电池组时开关电路配置的示意图；

图7是实施例中电压检测装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供了一种兼容多种电压的电压检测装置，包括微处理器和电压采集模块，所述微处理器与电压采集模块连接，所述电压采集模块包括六个电压检测接口；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

蓄电池组电池分为2V，6V，12V三种，目前检测蓄电池组电池时，采用专门的电压采集装置单个检测电池，比如检测节单体2V时，采用检测节单体2V的电池对应的电压采集装置，而检测节单体6V时，则采用检测节单体6V的电池对应的电压采集装置，因此需要检测时，需要配备并携带多种电压采集装置，极大地提升了检测成本。目前还没有电压采集装置能够兼容这三种不同电压类型的蓄电池组电池。故本实施例提出一种可以通兼容检测这三种类型的电池的电压检测装置，包括微处理器和电压采集模块，其中，所述微处理器用于控制电压采集模块并获取电池的电压值，并将电压值发送至服务端；所述电压采集模块上配备的六个电压检测接口，各电压检测接口允许的输入信号范围为1～5V，参照图1，当检测单体2V的蓄电池组时，该电压检测装置可以同时检测6个电池的电压值。参照图2，当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池。参照图3，当检测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。因此，本实施例的电压检测装置能够兼容三种电池的检测，且能够同时检测多节电池，极大地节省了电压检测装置的个数，减少了接线繁杂度，提高了工作效率，降低了检测的工作量；另外，减少了电压检测装置的个数，因此便于携带和运输，所以减少了人力物力成本。

进一步作为优选的实施方式，所述电压采集模块包括电池管理芯片、开关电路和七条依次排列的电压采样线，且相邻两条电压采样线对应一个电压检测接口，所述电池管理芯片分别与开关电路和电压采样线连接，所述开关电路与电压采样线连接。

电压采集模块上设有七条依次排列的电压采样线，如图1所示，这七条电压采样线分别为：黑线、白线、绿线、蓝线、棕线、黄线和红线，相邻两条电压采样线检测一个电池的电压值，其中电压检测装置供电由最外侧两条线获取，即红线接入正电压，黑线接入负电压。图1中，电压检测装置1代表第一个电压检测装置，黑1代表第一个电压检测装置的黑线，白1代表第一个电压检测装置的白线、绿1代表第一个电压检测装置的绿线、蓝1代表第一个电压检测装置的蓝线、棕1代表第一个电压检测装置的棕线、黄1代表第一个电压检测装置的黄线、红1代表第一个电压检测装置的红线；同理，电压检测装置2代表第二个电压检测装置，具体的颜色代表对应颜色的线，在这里不一一赘述。从图1中可以看出，一个电压检测装置可以检测6节单体2V的电池，四个电压检测装置可以检测24节单体2V的电池，极大地节约了电压检测装置的数量。

参照图2，一个电压检测装置检测2节单体6V的电池，使用了黑线、蓝线和红线，通过将前三个电压检测接口串联为一个检测接口，后三个电压检测接口串联为一个检测接口。同理，图2中，电压检测装置1代表第一个电压检测装置，具体的颜色代表对应颜色的线，在这里不一一赘述。

参照图3，一个电压检测装置检测1节单体12V的电池，使用了黑线和红线，通过将六个电压检测接口串联为一个检测接口。同理，图3中，电压检测装置1代表第一个电压检测装置，具体的颜色代表对应颜色的线，在这里不一一赘述。

其中，通过开关电路来实现电压检测接口之间的串联。

进一步作为优选的实施方式，所述电池管理芯片采用型号为AD7280A的芯片，所述开关电路包括六个场效应晶体管，各所述场效应晶体管的栅极分别连接至电池管理芯片的电池平衡接口，各所述场效应晶体管的漏极和源极分别与相邻两条电压采样线连接。

参照图4，电池管理芯片提供了一组电池平衡接口，即图4中CBx引脚(包括CB1、CB2、CB3、CB4、CB5和CB6)，可用来驱动作为电池平衡电路一部分的外部晶体管，即场效应晶体管Q1～Q6的栅极，每个CBx输出可设置为提供0V或5V输出，以被平衡电池单元的负极绝对幅度为基准。通过结合连接方式和控制场效应晶体管的开启和闭合实现对电压检测接口的串联，从而实现兼容检测多种类型的电压。

由于AD7280A芯片带有12位ADC，因此最多用于6个电池的电压测量，精度可达±1.6mV。采用其他包含更多位ADC或更少位ADC的电池管理芯片组成的方案，都应包含在本申请权利要求所限定的范围内。

参照图7，进一步作为优选的实施方式，还包括无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与微处理器连接。

电压检测装置通过无线通讯模块将检测到的数据通过无线方式至服务端，比如放电仪，避免现在连线造成现场混乱和接触不良的问题，方便检测工作，提高检测效率和质量。具体地，微处理器可采用STM32微控制器；无线通讯模块可采用型号为ESP8266的无线wifi芯片。微处理器通过UART接口与无线通讯模块连接，通过SPI接口与电压采集芯片(AD芯片)连接。微处理器通过SPI总线驱动电压采集模块获取电压数据，然后通过无线WIFI芯片将电压数据发送至服务端。

实施例二

本实施例提供一种兼容多种电压的检测***，包括放电仪和电压检测装置，所述放电仪和电压检测装置连接，所述电压检测装置采用实施例一所述的一种兼容多种电压的电压检测装置。

本实施例的一种兼容多种电压的检测***与实施例一的一种兼容多种电压的电压检测装置具有一一对应的关系，具备实施例一相应的功能和有益效果。

实施例三

本实施例提供一种兼容多种电压的检测方法，包括以下步骤：

根据不同电压类型的蓄电池组，采用不同的连接方式连接蓄电池组的电池，并检测电池的电压值；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

参照图1，当检测单体2V的蓄电池组时，电压检测装置可以同时检测6个电池的电压值。参照图2，当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池。参照图3，当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。因此，本实施例的电压检测装置能够兼容三种电池的检测，且能够同时检测多个电池，极大地节省了电压检测装置的个数，减少了接线繁杂度，提高了工作效率，降低了检测的工作量；另外，减少了电压检测装置的个数，因此便于携带和运输，所以加人力物力成本。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，当检测单体2V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时关闭六个场效应晶体管，分别检测6节单体2V的电池的电压值。

测量单节2V电压时，按照图1的外部接线方式，且所有的场效应晶体管(即图4中场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)要处于关闭状态。此时各个电压检测接口处于独立状态，在电池管理芯片(即图4中AD7280A芯片)的VIN6，VIN5，VIN4、VIN3，VIN2，VIN1读取到的电压分别对应六个电池的电压值。

进一步作为优选的实施方式，在检测6节单体2V的电池的电压值后，还包括以下步骤：

依次按照预设方式开启各场效应晶体管后，关闭场效应晶体管，以释放当前电池通道的残余电荷。

待电池管理芯片一次读完6个电压检测接口的电池电压后，再将场效应晶体管Q1～Q6逐次打开200ms后关闭，用于释放当前电池通道的残余电荷。必须要保证测单体2V时，所有的场效应晶体管处于关闭状态。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，当检测单体6V的蓄电池组时，检测步骤为：

开启前三个相连的场效应晶体管，以及关闭后三个相连的场效应晶体管后，检测第一节单体6V的电池的电压值；

关闭前三个相连的场效应晶体管，以及开启后三个相连的场效应晶体管后，检测第二节单体6V的电池的电压值。

当测量6V电池时，按图2所示的外部接线方法，平衡配置如图5所示，假设第一节单体6V的电池B1和第二节单体6V的电池B2的电压均为6V，此时通过程序同时打开场效应晶体管Q1、Q2和Q3对应的CBx脚后，电阻R1、电阻R2和电阻R3相当于串联，因为R1＝R2＝R3，根据串联电阻分压的原理，U1＝U2＝U3＝2V。然后读取VIN6，VIN5，VIN4读取这三个通道的电压(对应U1、U2和U3)，再将这三个通道电压累加起来，即第一节单体6V的电池的电压值UB1＝U1+U2+U3，便得到了第一节单体6V的电池B1的电压。测得B1的电压后，关闭Q1，Q2，Q3，再同时打开Q4，Q5，Q6，进行测量第二节单体6V的电池B2的电压，累加U4、U5和U6得到UB2的电压，即得到第二节单体6V的电池的电压值。

通过此方法测得单体6V蓄电池电压误差在几个毫伏，满足精度2‰的要求。

参照图6，进一步作为优选的实施方式，当检测单体12V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时开启六个场效应晶体管，以使六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测单体12V的电池的电压值。

当测量12V电池时，按图3所示的外部接线方法，平衡配置如图6所示。假设单体12V的电池B1的电压为12V，此时通过程序同时打开场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6对应的CBx脚后，电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6相当于串联，因为R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6，根据串联电阻分压的原理，U1＝U2＝U3＝U4＝U5＝U6＝2V。然后通过VIN6，VIN5，VIN4，VIN3，VIN2，VIN1读取这六个通道的电压，再将这六个通道电压累加起来，即UB1＝U1+U2+U3+U4+U5+U6，便得到了单体12V的电池B1的电压值。

通过此方法测得单体12V蓄电池电压误差在10个毫伏左右，满足精度2‰的要求。

综上所述，本发明的有益效果至少包括：

(1)、一个电压检测装置可以兼容检测多种电压类型的蓄电池组。

(2)、电压测量精度在不同电压等级下均能达到2‰的精度。

(3)便于携带，接线简单，节省成本，提高了检测效率和质量。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种兼容多种电压的电压检测装置，其特征在于，包括微处理器和电压采集模块，所述微处理器与电压采集模块连接，所述电压采集模块包括六个电压检测接口；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

2.根据权利要求1所述的一种兼容多种电压的电压检测装置，其特征在于，所述电压采集模块包括电池管理芯片、开关电路和七条依次排列的电压采样线，且相邻两条电压采样线对应一个电压检测接口，所述电池管理芯片分别与开关电路和电压采样线连接，所述开关电路与电压采样线连接。

3.根据权利要求2所述的一种兼容多种电压的电压检测装置，其特征在于，所述电池管理芯片采用型号为AD7280A的芯片，所述开关电路包括六个场效应晶体管，各所述场效应晶体管的栅极分别连接至电池管理芯片的电池平衡接口，各所述场效应晶体管的漏极和源极分别与相邻两条电压采样线连接。

4.根据权利要求1所述的一种兼容多种电压的电压检测装置，其特征在于，还包括无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与微处理器连接。

5.一种兼容多种电压的检测***，其特征在于，包括放电仪和电压检测装置，所述放电仪和电压检测装置连接，所述电压检测装置采用权利要求1-5任一项所述的一种兼容多种电压的电压检测装置。

6.一种兼容多种电压的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据不同电压类型的蓄电池组，采用不同的连接方式连接蓄电池组的电池，并检测电池的电压值；

当检测单体2V的蓄电池组时，采用六个电压检测接口分别检测6节单体2V的电池；

当检测单体6V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为两个检测接口后，分别检测2节单体6V的电池；

当监测单体12V的蓄电池组时，将六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测1节单体12V的电池。

7.根据权利要求6所述的一种兼容多种电压的检测方法，其特征在于，当检测单体2V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时关闭六个场效应晶体管，分别检测6节单体2V的电池的电压值。

8.根据权利要求7所述的一种兼容多种电压的检测方法，其特征在于，在检测6节单体2V的电池的电压值后，还包括以下步骤：

依次按照预设方式开启各场效应晶体管后，关闭场效应晶体管，以释放当前电池通道的残余电荷。

9.根据权利要求6所述的一种兼容多种电压的检测方法，其特征在于，当检测单体6V的蓄电池组时，检测步骤为：

开启前三个相连的场效应晶体管，以及关闭后三个相连的场效应晶体管后，检测第一节单体6V的电池的电压值；

关闭前三个相连的场效应晶体管，以及开启后三个相连的场效应晶体管后，检测第二节单体6V的电池的电压值。

10.根据权利要求6所述的一种兼容多种电压的检测方法，其特征在于，当检测单体12V的蓄电池组时，检测步骤为：

同时开启六个场效应晶体管，以使六个电压检测接口串联为一个检测接口后，检测单体12V的电池的电压值。