CN201773149U - 串联电压源实时在线检测装置 - Google Patents

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蓝和慧
宁武
崔连延
任国臣
景楠
刘爱平
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Abstract

本实用新型提供一种串联电压源实时在线检测装置，包括多个电压采样模块，每个电压采样模块由采样电路、控制电路和微控制器组成，其特征是：采样电路中的采样电阻采用电阻误差为1％的电阻，控制电路中的控制元件采用光电耦合器，所述的控制电路的控制端与微控制器的输出端连接，通过微控制器控制光电耦合器依设定次序导通，采样电路的采样端通过A/D转换器与用于计算串联电压源中单体电池或电容电压和总电压的主控制器连接，所述的主控制器还与微控制器输入端连接，用来控制微控制器的工作状态。优点是：电路结构简单、体积小，可实现嵌入安装；功耗低、效率高、检测精度高，能够准确检查出串联电压有何异常，大大提高工作效率。

Description

串联电压源实时在线检测装置
技术领域
本实用新型涉及串联电压源检测装置，尤其涉及一种可对其中的单体电池或电容进行检测的串联电压源实时在线检测装置。
背景技术
在电动汽车或混合电动汽车中，以及在通讯电台、便携式电子设备、航天卫星、电动自行车等领域，广泛使用电动机作为动力源，作为该电动机的电力源需要非常大的电压，这就需要串联多个单体电池或电容构成电池组或电容器。单体电池或电容的性能直接影响到电池组或电容器的整体性能，为了提高电池组或电容器的可靠性，其单体电池或电容性能应该保持一致，故需要对每个单体电池或电容的电压有精确的测量。
测量单体电池或电容电压的方法有多种，应用较多的是运算放大器差分放大法及直接采样法。直接采样法最为简单，该方法是用电阻分压方式测量，依次测量各串联节点的电压，由于所测电压是总电压，单体电池电压只占一部分，则测量精度按比例降低。另一种测量方法为运算放大器差分放大法，即每一个单体电池采用一个隔离运算放大器，通过运算放大器可把电池电压转换为统一参考地电压，避免了由电阻分压造成的漂移误差和漏电流等问题，但是体积大、价格高，仅适合于测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。此外，还有一种方法是采用继电器阵列选择进行测量，该方法采用控制开关较多，造成结构复杂，体积大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种测量精度高、漂移误差小、无漏电流，体积小，可嵌入安装，可对电池组中单体电池或电容器中单体电容电压以及总电压进行检测并能将数据进行传输的串联电压源实时在线检测装置。
本实用新型涉及的串联电压源实时在线检测装置，包括多个电压采样模块，每个电压采样模块由采样电路、控制电路和微控制器组成，其特殊之处是：采样电路中的采样电阻采用电阻误差为1％的电阻，控制电路中的控制元件采用光电耦合器，所述的控制电路的控制端与微控制器的输出端连接，通过微控制器控制光电耦合器依设定次序导通，采样电路的采样端通过A/D转换器与用于计算串联电压源的单体电池或电容电压和总电压的主控制器连接，所述的主控制器还与微控制器输入端连接，用来控制微控制器的工作状态。
上述的串联电压源实时在线检测装置，所述的主控制器还设有CAN通信接口，用来实现数据传输。
上述的串联电压源实时在线检测装置，所述的A/D转换器与主控制器集成在一起，进一步减小体积。
上述的串联电压源实时在线检测装置，所述的采样电路为贴片电阻，进一步减小体积。
本实用新型的有益效果是：采样电路由控制电路控制工作，控制电路中的光电耦合器分别用单独的微控制器控制，通过微控制器使光电耦合器依设定次序接通；电池组中单体电池或电容器中单体电容的电压通过对应的光电耦合器和采样电阻与地构成通路，电池组中单体电池或电容器中单体电容经过采样点采样得出。采样电路采得的电压值经A/D转换后输入主控制器，计算后得到电压值。其中电阻选择电阻误差1％的电阻，这样完全保证电压值采样的准确性，不但得到准确的电压值，也能降低成本，并且将采样部分模块化，可使电压检测的数量灵活化，可以检测不同数量的单体组成的电池组或电容器的单体电压以及总电压，灵活方便；能够准确检查出串联电压有何异常，大大提高工作效率。采样电路中的采样电阻与接地端连成通路，接地端与地相连，这就形成共地，可抑制漂移误差，减小漏电流。采用光电耦合器及自带A/D转换器及两路CAN通信接口的主控制器，这样使整个电路与原有的电路相比大大减少外部电路器件成本与空间，减小体积，可实现嵌入安装。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的电压采样模块电路原理图。
图中：电压采样模块1，采样电路101、控制电路102，微控制器103、A/D转换器2，主控制器3，CAN通信接口4，适配电源5，电阻R1～R6，电容C1～C6，光电耦合器U1～U6，单体电池或电容V1～V6。
具体实施方式
如图所示，该串联电压源实时在线检测装置包括多个电压采样模块1，可根据组成电源的单体数量的不同设定电压采样模块1的数量。每个电压采样模块1分别由采样电路101、控制电路102和微控制器103构成，采样电路101由采样电阻R1～R6和电容C1～C6组成。采样电路101中的采样电阻R1～R6采用电阻误差为1％的贴片电阻。控制电路102是由限流电阻R7～R12和控制元件构成，所述的控制元件采用光电耦合器U1～U6，通过光电耦合器U1～U6控制采样电路101的工作状态，所述的控制电路102的控制端与微控制器103的输出端连接，通过微控制器103控制光电耦合器U1～U6依设定次序导通，位于采样电路101末端的采样电阻R1的输入端即采样电路101的采样端通过A/D转换器2与主控制器3连接，主控制器3本身带有两路CAN通信接口4。A/D转换器2与主控制器3可集成在一起，即采用自带A/D转换器2及两路CAN通信接口4的单片机，用来实现数据传输。通过主控制器3计算每个单体电池(或电容)电压和电池组(或电容器)的总电压，所述的主控制器3还与微控制器103输入端连接，用来控制微控制器103的工作状态。
接线时，串联电压源实时在线检测装置的电压输入端接依次相连的单体电池(或电容)V1～V6，控制电路102的电源端Vcc接+5V电源，主控制器3的电源端接适配电源5，通过适配电源5将高电压转换成单片机可用的低电压，该串联电压源实时在线检测装置的采样端接串联电源中的单体电池或电容V1～V6。微控制器103控制光电耦合器U1～U6的依次导通与截止，可使串联的电池或电容电压从对应的电压输入端输入，经过采样电阻R6～R1与接地端V0连成通路，接地端V0与地相连，这就形成共地，可抑制漂移误差，减小漏电流。电压接通后，分压到采样端(即采样电阻R1处)的电压就是该节电池或电容的电压，此电压通过A/D转换与主控制器3的输入端连接，通过主控制器3计算后贮存并可经CAN通信接口4进行数据传输。

Claims (4)

1.一种串联电压源实时在线检测装置，包括多个电压采样模块，每个电压采样模块由采样电路、控制电路和微控制器组成，其特征是：采样电路中的采样电阻采用电阻误差为1％的电阻，控制电路中的控制元件采用光电耦合器，所述的控制电路的控制端与微控制器的输出端连接，通过微控制器控制光电耦合器依设定次序导通，采样电路的采样端通过A/D转换器与用于计算串联电压源的单体电池或电容电压和总电压的主控制器连接，所述的主控制器还与微控制器输入端连接，用来控制微控制器的工作状态。
2.根据权利要求1所述的串联电压源实时在线检测装置，其特征是：所述的主控制器还设有CAN通信接口。
3.根据权利要求1所述的串联电压源实时在线检测装置，其特征是：所述的A/D转换器与主控制器集成在一起。
4.根据权利要求1所述的串联电压源实时在线检测装置，其特征是：所述的采样电阻为贴片电阻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749586A (zh) * 2011-04-22 2012-10-24 上海中科国嘉储能技术有限公司 电池组的检测***及电池供电***
CN103134979A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 同济大学 一种用于储能器件端电压的巡检电路

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