專利名稱：蓄電池的在線測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池的測量技術(shù)，特別是涉及一種蓄電池的在線測量系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動汽車、UPS(不間斷電源系統(tǒng))、EPS(應(yīng)急電源系統(tǒng))都是以蓄電池為動力源 的系統(tǒng)。單體的蓄電池的電壓通常為12V，而在應(yīng)用中，通常蓄電池組都采用串聯(lián)的工作方 式，從而提供高達(dá)90-400V的直流電壓，而工作電流通常高達(dá)安培級甚至百安培級。蓄電池 是這些系統(tǒng)中的重要部件，也是系統(tǒng)中壽命最短的部分。雖然出廠時(shí)，每個蓄電池的性能參 數(shù)幾乎一致，但經(jīng)過一點(diǎn)時(shí)間的運(yùn)行，蓄電池個體的差異就會逐漸顯現(xiàn)出來，導(dǎo)致串聯(lián)工作 的各節(jié)蓄電池的電壓不一致，容量也不一致，在充電過程中，如果單從測量蓄電池組的整體 電壓來判斷整個蓄電組是否已經(jīng)充滿，往往會出現(xiàn)有幾個電池過充，而幾個蓄電池還未充 滿的現(xiàn)象；而在放電過程中，如果僅根據(jù)蓄電池組的整體電壓判斷是否放電結(jié)束，則可能會 出現(xiàn)部分蓄電池未能完全放電，而部分蓄電池因過放而導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞的現(xiàn)象。因此，蓄電 池的充放電系統(tǒng)都要求對單節(jié)蓄電池的電壓在線檢測。除了蓄電池電壓以外，溫度、內(nèi)阻等 參數(shù)也是蓄電池檢測系統(tǒng)關(guān)心的指標(biāo)。蓄電池組的參數(shù)檢測分為集中檢測法和分布檢測法，其中集中檢測法引線多，干 擾大，不宜擴(kuò)展，因此采用較少。而分布檢測法有連線簡單，性能可靠，精度較高、易于模塊 化等特點(diǎn)，但必須符合低功耗的要求，避免導(dǎo)致蓄電池的放電。長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2007年9月第五期103頁的《電動汽車蓄電池參數(shù) 集中/分布式檢測法》給出了一種介于集中檢測法和分布檢測法之間的測量方法，采用每兩 節(jié)蓄電池公用一個測量模塊的方法，雖然模塊數(shù)量減少，但該方法仍然具有一些缺點(diǎn)一、 測量模塊成本較高，系統(tǒng)采用CAN (Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))通信方式， 而且每個模塊還采用兩個光耦繼電器；二、光耦繼電器的引入則導(dǎo)致引線過多，喪失了分布 檢測法的優(yōu)點(diǎn)；三、沒有實(shí)現(xiàn)完全的分布式測量，沒法檢測單個蓄電池的故障；四、該方法 不適合蓄電池?cái)?shù)量為奇數(shù)的系統(tǒng)；五、蓄電池電壓的測量是通過雙刀雙擲開關(guān)的橋電容，會 引入測量誤差并且實(shí)現(xiàn)成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其測量模塊 采用級聯(lián)方式，依次控制下一測量模塊的電源控制開關(guān)，在完成測量后輸出測量數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種蓄電池的在線測量 系統(tǒng)，其包括一個測試主機(jī)和兩個以上的測量模塊，蓄電池的參數(shù)測量由測量模塊完成，每 個測量模塊連接一個蓄電池，測試主機(jī)連接第一測量模塊，第一測量模塊與其它的測量模 塊順序連接，每個測量模塊都包括電源隔離開關(guān)、電源控制開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)、 蓄電池參數(shù)測量電路、第一微控制單元，電源隔離開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)與第一微
3控制單元連接，電源控制開關(guān)和穩(wěn)壓電路連接，蓄電池參數(shù)測量電路和第一微控制單元連 接。優(yōu)選地，所述測量模塊采用級聯(lián)方式。優(yōu)選地，所述每個測量模塊至少有第一引腳至第六引腳，測試主機(jī)具有第一引腳 至第四引腳。優(yōu)選地，所述測試主機(jī)通過其第一引腳連接到第一蓄電池的負(fù)極，測試主機(jī)的第 二引腳連接到第一測量模塊的第三腳，通過測試主機(jī)的第二引腳導(dǎo)通第一測量模塊的電源 控制開關(guān)。優(yōu)選地，所述電源控制開關(guān)包括第一電阻、第二電阻、三極管，蓄電池參數(shù)測量電 路包括第三電阻和第四電阻，穩(wěn)壓電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、電壓基準(zhǔn)芯片， 電源隔離開關(guān)電路包括第八電阻和第二光耦繼電器，信號隔離開關(guān)包括第九電阻和第一光 耦繼電器。優(yōu)選地，所述測試主機(jī)包括穩(wěn)壓電源、第十一電阻、第十二電阻、第二微控制單元、 第三光耦繼電器，穩(wěn)壓電源和第二微控制單元、第三光耦繼電器連接，第十一電阻、第十二 電阻連接在第二微控制單元和第三光耦繼電器之間，第三光耦繼電器與第一測量模塊的電 源控制開關(guān)連接。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于一、本實(shí)用新型蓄電池的在線測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 簡單，每個測量模塊至少有六個引腳；二、測試主機(jī)與測量模塊連接僅需四根引線，連接方 便；三、每個測量模塊在不測量時(shí)不消耗電能，滿足蓄電池的泄放電流要求；四、每個測量 模塊監(jiān)視一個蓄電池，測量模塊采用級聯(lián)方式，增加或減少蓄電池?cái)?shù)量時(shí)不需改動測試主 機(jī)的接線；五、由于測試數(shù)據(jù)是依次發(fā)送的，因此每個測量模塊無需地址編碼。

圖1為本實(shí)用新型蓄電池的在線測量系統(tǒng)的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型中測量模塊的原理框圖。圖3為本實(shí)用新型中測量模塊的電路圖。圖4為本實(shí)用新型中測試主機(jī)的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的測量系統(tǒng)包括一個測試主機(jī)和兩個以上的測量 模塊，測試主機(jī)具有第一引腳11至第四引腳14，蓄電池的參數(shù)測量由測量模塊完成，每個 測量模塊至少有六個引腳，即第一引腳1至第六引腳6，測試主機(jī)通過其第一引腳11連接 到第一蓄電池的負(fù)極，測試主機(jī)的第二引腳12連接到第一測量模塊的第三腳3，測試主機(jī) 與測量模塊的連接僅需四根引線，每個測量模塊連接一個蓄電池，測試主機(jī)連接第一測量 模塊，第一測量模塊與其它的測量模塊順序連接，每個測量模塊都包括電源隔離開關(guān)、電 源控制開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)、蓄電池參數(shù)測量電路、第一微控制單元(MCU，Micro Control Unit)等，電源隔離開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)與第一微控制單元連接，電源控 制開關(guān)和穩(wěn)壓電路連接，蓄電池參數(shù)測量電路和第一微控制單元連接。[0019]如圖3所示，第一電阻Rl為上拉電阻，電源控制開關(guān)包括第一電阻R1、第二電阻 R2、三極管Q1，蓄電池參數(shù)測量電路包括第三電阻R3和第四電阻R4，穩(wěn)壓電路包括第五電 阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、電壓基準(zhǔn)芯片D1，第一微控制單元為具有AD (模擬數(shù)字) 采樣功能的單片機(jī)，電源隔離開關(guān)電路包括第八電阻R8和第二光耦繼電器0P2，信號隔離 開關(guān)包括第九電阻R9和第一光耦繼電器0P1。測量模塊的第一引腳1連接到蓄電池的正 極，第二引腳2連接到蓄電池的負(fù)極，測量模塊的第三引腳3被拉低后，三極管Ql導(dǎo)通，接 通蓄電池參數(shù)測量電路和穩(wěn)壓電路，第一微控制單元得電，開始工作，第一微控制單元采樣 第三電阻R3和第四電阻R4的分壓點(diǎn)，獲得蓄電池電壓的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)經(jīng)過串行編碼 后，通過第一光耦繼電器OPl發(fā)送到信號總線上。然后第一微控制單元驅(qū)動第二光耦繼電 器0P2導(dǎo)通，啟動下一個測量模塊。當(dāng)測量模塊的第三引腳3被拉高或懸空，三極管Ql關(guān) 斷，測量模塊失電，第二光耦繼電器0P2輸出也斷開。如圖4所示，測試主機(jī)包括穩(wěn)壓電源、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第二微控 制單元、第三光耦繼電器0P3，穩(wěn)壓電源和第二微控制單元、第三光耦繼電器0P3連接，第 十一電阻R11、第十二電阻R12連接在第二微控制單元和第三光耦繼電器0P3之間，第三光 耦繼電器0P3與第一測量模塊的電源控制開關(guān)連接。穩(wěn)壓電源提供整個測試主機(jī)的能源， 第十一電阻Rll用來連接外部的信號總線，并將測量數(shù)據(jù)傳給第二微控制單元，第二微控 制單元可通過第十二電阻R12、第三光耦繼電器0P3控制連接的第一測量模塊的電源控制 開關(guān)。測試主機(jī)負(fù)責(zé)開啟第一測量模塊的電源控制開關(guān)，每個測量模塊完成測量并發(fā)送 測量數(shù)據(jù)后，依次開啟下一測量模塊，測量數(shù)據(jù)通過信號總線發(fā)送到測試主機(jī)；全部測試完 成后，測試主機(jī)可以一次性關(guān)閉所有的測量模塊。測量模塊采用級聯(lián)方式，每個測量模塊可 以控制下一測量模塊的電源控制開關(guān)，而所有測量模塊的測量數(shù)據(jù)通過輸出信號并聯(lián)在信 號總線上；在信號總線上，依次出現(xiàn)每個測量模塊的測量數(shù)據(jù)，測試主機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的順 序可以獲得全部蓄電池的參數(shù)信息；所有的蓄電池測量完成后，測試主機(jī)可以切斷第一測 量模塊的電源控制開關(guān)，并連鎖關(guān)閉所有的測量模塊。本實(shí)用新型蓄電池的在線測量系統(tǒng)的測量方法具體包括以下步驟測試主機(jī)連接 第一測量模塊，通過測試主機(jī)的第二引腳12輸出信號以導(dǎo)通第一測量模塊的電源控制開 關(guān)，第一測量模塊接通第一蓄電池，第一測量模塊的穩(wěn)壓電路工作給第一微控制單元和蓄 電池參數(shù)測量電路供電，第一測量模塊的蓄電池參數(shù)測量電路開始測量第一蓄電池的參數(shù) (比如電壓)并得出測量數(shù)據(jù)，蓄電池參數(shù)測量電路測量結(jié)束后，第一測量模塊的第一微控 制單元將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過串行編碼，編碼后的測量數(shù)據(jù)通過第一測量模 塊的信號隔離開關(guān)以開關(guān)方式發(fā)送到信號總線上，被測試主機(jī)接收，測試主機(jī)內(nèi)的第十一 電阻Rll把編碼后的測量數(shù)據(jù)還原成高低電平的變化，經(jīng)過測試主機(jī)內(nèi)的第二微控制單元 解碼，即可還原第一蓄電池的參數(shù)，從而完成對第一蓄電池的測量；然后第一測量模塊打開 電源隔離開關(guān)，電源隔離開關(guān)導(dǎo)通，打開第二測量模塊的電源控制開關(guān)，使第二測量模塊接 通第二蓄電池，第二測量模塊開始測量第二蓄電池的參數(shù)，如此依次循環(huán)，重復(fù)上述第一測 量模塊的過程直至全部的測量模塊輸出測量數(shù)據(jù)。測試主機(jī)在獲得了全部的蓄電池參數(shù) 后，關(guān)閉第一測量模塊的電源控制開關(guān)，第一測量模塊斷電，第一測量模塊的電源隔離開關(guān) 斷開，第二測量模塊斷電，如此依次直至全部的測量模塊全部斷電，測量結(jié)束，從而完成一次全部蓄電池測量任務(wù)。以下以舉個例子進(jìn)一步說明系統(tǒng)原理如圖3所示，測量模塊的第一引腳連接蓄 電池的正極，測量模塊的第二引腳連接蓄電池的負(fù)極，測量模塊的第三引腳被前一測量模 塊(或者測試主機(jī))拉低后，三極管Ql導(dǎo)通，三極管Ql的集電極電壓約等于三極管Ql發(fā)射 極電壓，即等于蓄電池電壓，設(shè)蓄電池的電壓為12V，經(jīng)過第三電阻R3、第四電阻R4分壓后 送入第一微控制單元的P2引腳，取第三電阻R3為3K歐姆和第四電阻R4為IK歐姆，則第 一微控制單元的P2引腳上面的電壓為12V*1K/ (1K+3K) = 3V，若第一微控制單元內(nèi)部AD轉(zhuǎn) 換電路的參考電壓為5V，轉(zhuǎn)換精度為10位，則AD轉(zhuǎn)換結(jié)果約為614 (通過3/5*210算出)， 其二進(jìn)制表示為1001100110，第一微控制單元的Pl引腳這一序列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過測量 模塊的第四引腳4和第五引腳5發(fā)送到測試主機(jī)，測試主機(jī)接收，并還原這一數(shù)據(jù)為614，再 按照614/210*5V*(1K+3K)/1K即可得到蓄電池的電壓約為12V。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做 出多種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求一種蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，其包括一個測試主機(jī)和兩個以上的測量模塊，蓄電池的參數(shù)測量由測量模塊完成，每個測量模塊連接一個蓄電池，測試主機(jī)連接第一測量模塊，第一測量模塊與其它的測量模塊順序連接，每個測量模塊都包括電源隔離開關(guān)、電源控制開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)、蓄電池參數(shù)測量電路、第一微控制單元，電源隔離開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)與第一微控制單元連接，電源控制開關(guān)和穩(wěn)壓電路連接，蓄電池參數(shù)測量電路和第一微控制單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測量模塊采用級聯(lián) 方式。
3.如權(quán)利要求1所述的蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述每個測量模塊至少 有第一引腳至第六引腳，測試主機(jī)具有第一引腳至第四引腳。
4.如權(quán)利要求3所述的蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測試主機(jī)通過其第 一引腳連接到第一蓄電池的負(fù)極，測試主機(jī)的第二引腳連接到第一測量模塊的第三腳，通 過測試主機(jī)的第二引腳導(dǎo)通第一測量模塊的電源控制開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電源控制開關(guān)包括 第一電阻、第二電阻、三極管，蓄電池參數(shù)測量電路包括第三電阻和第四電阻，穩(wěn)壓電路包 括第五電阻、第六電阻、第七電阻、電壓基準(zhǔn)芯片，電源隔離開關(guān)電路包括第八電阻和第二 光耦繼電器，信號隔離開關(guān)包括第九電阻和第一光耦繼電器。
6.如權(quán)利要求5所述的蓄電池的在線測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測試主機(jī)包括穩(wěn)壓 電源、第十一電阻、第十二電阻、第二微控制單元、第三光耦繼電器，穩(wěn)壓電源和第二微控制 單元、第三光耦繼電器連接，第十一電阻、第十二電阻連接在第二微控制單元和第三光耦繼 電器之間，第三光耦繼電器與第一測量模塊的電源控制開關(guān)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種蓄電池的在線測量系統(tǒng)，該蓄電池的在線測量系統(tǒng)包括一個測試主機(jī)和兩個以上的測量模塊，蓄電池的參數(shù)測量由測量模塊完成，每個測量模塊連接一個蓄電池，測試主機(jī)連接第一測量模塊，第一測量模塊與其它的測量模塊順序連接，每個測量模塊都包括電源隔離開關(guān)、電源控制開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)、蓄電池參數(shù)測量電路、第一微控制單元，電源隔離開關(guān)、穩(wěn)壓電路、信號隔離開關(guān)與第一微控制單元連接，電源控制開關(guān)和穩(wěn)壓電路連接，蓄電池參數(shù)測量電路和第一微控制單元連接。本實(shí)用新型的測量模塊采用級聯(lián)方式，依次控制下一測量模塊的電源控制開關(guān)，在完成測量后輸出測量數(shù)據(jù)。
文檔編號G01R31/36GK201637833SQ20102010720
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者李強(qiáng), 潘悅, 趙春宇 申請人:上海佰訊通智能科技有限公司