專利名稱：動力電池組測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種動力電池組測試系統(tǒng)，用于動力蓄電池組充放電過程中電壓電 流的測試，適用于小型電動車對電池電量的檢測，屬于自動檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)對串聯(lián)蓄電池組的監(jiān)測大都采用繼電器進行切換選通的循環(huán)采集方式， 這種方法可對多達十到數(shù)十個串聯(lián)電池組的測量，但如果所需測量的串聯(lián)電池個數(shù)較少， 就會使測量電路顯得過于龐大和復(fù)雜，功耗和成本也大大增加。

實用新型內(nèi)容本實用新型所提出的串聯(lián)蓄電池組檢測系統(tǒng)通過對檢測電路的改進，不僅可以同 時對小規(guī)模的串聯(lián)電池組的總電壓、總電流、分電壓和電池溫度進行在線檢測，而且電路結(jié) 構(gòu)簡單，電路的控制難度也大大簡化。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案本系統(tǒng)包括電壓采集電路、 電流傳感器、溫度傳感器、A/D接口、單片機和顯示裝置。其中采用電壓采集電路對多個串 聯(lián)電池電壓信號進行采集，電壓采集電路與串連電池組相連接，用于檢測串聯(lián)電池的各模 塊電壓及總電壓。電流傳感器與串聯(lián)電池組相連，用于采集串聯(lián)電池組的電流信號，溫度傳 感器采集環(huán)境溫度信號。電壓采集電路、電流傳感器及溫度傳感器所需電壓均由串聯(lián)電池 組提供。電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器均通過A/D接口與單片機相連，A/D接口 將電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，輸入到單片 機系統(tǒng)。單片機根據(jù)電池電壓、充放電電流等信息，通過算法計算出電池的剩余容量，并在 外接顯示裝置上實時顯示以上各參數(shù)。單片機系統(tǒng)還可對電池過電壓、溫度異常等進行預(yù) 警。顯示裝置與單片機相連，用戶通過顯示裝置輸出信息，對電池組的工作狀況有準(zhǔn)確及時 地掌握。所述的電壓采集電路包括n+1條采集回路，其中η為串聯(lián)電池組中電池的個數(shù)，每 條采集回路上串聯(lián)兩個阻值為100-500千歐電阻；每條回路的一端與電池連接的節(jié)點相連 接，另一端與接地點相連接，靠近接地端的電阻與靠近電池端的電阻阻值之比為1 5，采 集回路上靠近接地端的電阻為分壓電阻，取分壓電阻上的電壓作為電壓采集信號，以電池 兩端節(jié)點的對地電位差值來反映電池電壓。該檢測系統(tǒng)是一個集數(shù)據(jù)采集電路和容量計算軟件于一體的綜合系統(tǒng)，在保證足 夠精度要求前提下，還滿足實時性的要求。該系統(tǒng)以小型的電動車串連電池組為應(yīng)用目標(biāo)， 因此系統(tǒng)的硬件設(shè)備部件盡可能可靠和低廉。系統(tǒng)配合A/D接口設(shè)計分壓電路，這樣只需 外接一個霍爾電流傳感器和溫度傳感器，就能夠達到同時采集電壓、電流和溫度的功能。此 外，系統(tǒng)中所用的電流和溫度傳感器所需的正負(fù)電源直接由測量電池組進行提供，這也大 大降低了系統(tǒng)成本。
圖1本實用新型工作原理示意圖圖2本實用新型主程序框圖圖3本實用新型電池容量計算過程圖4本實用新型分壓電路原理圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1-4對本實用新型作進一步說明如圖1所示，本實施例包括電壓采集電路、電流傳感器、溫度傳感器、A/D接口、單 片機和顯示裝置。電壓采集電路與串連電池組連接，用于檢測串聯(lián)電池的各模塊電壓、總電 壓；電流傳感器用于采集串聯(lián)電池組電流信號，溫度傳感器采集環(huán)境溫度信號，電壓采集電 路、電流傳感器和溫度傳感器所需電壓均由串聯(lián)電池組提供。A/D接口將電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字 信號，輸入到單片機系統(tǒng)。單片機根據(jù)電池電壓、充放電電流等信息，通過算法計算出電池的剩余容量，并在 外接顯示裝置上實時顯示以上各參數(shù)；單片機系統(tǒng)還可對電池過電壓、溫度異常等進行預(yù) 警。用戶通過顯示裝置輸出信息，對電池組的工作狀況有準(zhǔn)確及時地掌握。電壓采集電路包括n+1條回路，其中η為串聯(lián)電池組中串聯(lián)電池的個數(shù)(以4塊 電池為例，包含5條回路，對應(yīng)于電池連接的5個節(jié)點)。每條回路上設(shè)置兩個大阻值電阻， 該阻值的選擇要考慮到降低電路功率消耗和小于A/D接口的輸入阻抗的要求，每條回路均 與接地點連接，采集回路上近地端電阻為分壓電阻，取分壓電阻上的電壓作為電壓采集信 號，以電池兩端節(jié)點的對地電位差值來反映電池電壓。本實施例的主程序框圖如圖2所示，在初始化過程后，系統(tǒng)首先讀取A/D值，然后 按照標(biāo)定過程確定的關(guān)系，將A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為真值，然后進行判斷，確認(rèn)系統(tǒng)電壓和溫度都 在正常值范圍內(nèi)時，進行剩余容量的計算，然戶將所有電壓、電流和溫度及計算得到的剩余 容量送顯示裝置進行輸出。該程序主要包括以下幾個步驟第一步A/D數(shù)據(jù)讀取及處理。當(dāng)系統(tǒng)初始化后，即開始讀取A/D值，并按照標(biāo)定 過程確定的與真值的關(guān)系進行真值計算；第二步判斷電壓及溫度是否超限，并報警處理。系統(tǒng)根據(jù)所用電池的使用規(guī)范， 規(guī)定了電池電壓和溫度的上下限值，在真值計算完成后，即進行判斷，并在顯示裝置上以閃 爍和聲音進行報警，提醒用戶檢測連接電路和故障發(fā)生；第三步進行剩余容量計算，并輸出顯示。根據(jù)所用電池類型，綜合開路電壓和容 量累計的方式確定電池的剩余容量。本實施例中剩余容量的計算方法采用開路電壓結(jié)合電量累計方法，開路電壓與荷 電狀態(tài)關(guān)系如圖3所示，首先開機檢測電池的開路電壓，然后查表求得電池的荷電狀態(tài)和 剩余電量Q。。電池充放電過程中，電池的剩余容量Q表示為ρ =論其中，放電為“-”，充電為“ + ”，系統(tǒng)可以判斷電流的正負(fù)；α (i)稱為權(quán)重系數(shù)，表示將任意放電電流所放電量折合為參考電流放電電量的加權(quán)系數(shù)
權(quán)利要求1.動力電池組測試系統(tǒng)，其特征在于包括電壓采集電路、電流傳感器、溫度傳感器、 A/D接口、單片機和顯示裝置；其中電壓采集電路與串連電池組連接，用于檢測串聯(lián)電池 的各模塊電壓及總電壓；電流傳感器與串聯(lián)電池組相連，用于采集串聯(lián)電池組的電流信號， 溫度傳感器采集環(huán)境溫度信號，電壓采集電路、電流傳感器及溫度傳感器所需電壓均由串 聯(lián)電池組提供；電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器均通過A/D接口與單片機相連，A/ D接口將電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，輸入到 單片機系統(tǒng)；顯示裝置與單片機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組測試系統(tǒng)，其特征在于所述的電壓采集電路包 括n+1條采集回路，其中η為串聯(lián)電池組中電池的個數(shù)，每條采集回路上串聯(lián)兩個阻值為 100-500千歐電阻；每條回路的一端與電池連接的節(jié)點相連接，另一端與接地點相連接，靠 近接地端的電阻與靠近電池端的電阻阻值之比為1 5，采集回路上靠近接地端的電阻為 分壓電阻，取分壓電阻上的電壓作為電壓采集信號，以電池兩端節(jié)點的對地電位差值來反 映電池電壓。
專利摘要本實用新型是一種動力電池組測試系統(tǒng)，適用于小型電動車對電池電量的檢測，屬于自動檢測領(lǐng)域。本實用新型包括電壓采集電路、電流傳感器、溫度傳感器、A/D接口、單片機和顯示裝置。電壓采集電路用于檢測串聯(lián)電池的各模塊電壓及總電壓，電流傳感器用于采集串聯(lián)電池組的電流信號，溫度傳感器采集環(huán)境溫度信號，A/D接口將電壓采集電路、電流傳感器和溫度傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后輸入到單片機，單片機根據(jù)電池電壓、充放電電流等信息，通過算法計算出電池的剩余容量，并在外接顯示裝置上實時顯示以上各參數(shù)。該檢測系統(tǒng)是一個集數(shù)據(jù)采集電路和容量計算軟件于一體的綜合系統(tǒng)，在保證足夠精度要求前提下，還滿足實時性的要求。
文檔編號G01R31/36GK201819977SQ20102013220
公開日2011年5月4日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者張彥琴, 郭旭, 陳研 申請人:北京工業(yè)大學(xué)