專利名稱：一種在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置。
背景技術(shù)：
越來越多的重要領(lǐng)域都已使用蓄電池作為儲備電能、應(yīng)付電網(wǎng)異常用，從而為系 統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)提供可靠地保障。由于蓄電池對其運行參數(shù)要求比較嚴格，偏離正確的使用條 件將造成嚴重的后果，因此對蓄電池的單體電壓、電流、溫度、內(nèi)阻等運行參數(shù)進行監(jiān)測至
關(guān)重要。目前的通訊行業(yè)，蓄電池組大多都是由兩組蓄電池構(gòu)成，其中一組為備用電池?；?站用的蓄電池組每組由M節(jié)單體電池電壓為2V的鉛酸蓄電池組成。機房用的蓄電池組 每組由大于或等于M節(jié)單體電池電壓為12V的鉛酸蓄電池組成?，F(xiàn)有的單體電壓測量方
案有請參考圖1單體電壓掃描電路部分，Kl，K2，......K48為光藕繼電器，用來隔離測量
設(shè)備和蓄電池用。網(wǎng)絡(luò)Si，S2，......S48為光藕繼電器的片選信號，網(wǎng)絡(luò)CELL+為單體電
池電壓為正的信號總線，網(wǎng)絡(luò)CELL-為單體電池電壓為負的信號總線。當測量某節(jié)單體電 池電壓時，相對應(yīng)的光藕繼電器選通，其他光藕繼電器都關(guān)斷，被選通的信號直接和比例放 大電路相連，請參考圖2，然后經(jīng)過AD采樣芯片，完成單體電壓的測量。該技術(shù)的缺點是: 1.成本高，每節(jié)單體電池需要兩個獨立的光藕繼電器才能完成采集，假設(shè)有η節(jié)單體電池， 如果采用雙通道的光藕繼電器，則需要η個，如果采用單通道的光藕繼電器，則需要2η個。 一個雙通道的光藕繼電器價格普遍都在8-10元RMB。2.可靠性不高，如果設(shè)備應(yīng)用在機 房時，機房用的蓄電池組往往都是使用12V的鉛酸蓄電池，單組電池節(jié)數(shù)大多都是40節(jié) 左右.計算一下，電池組在處于浮充狀態(tài)下，單體電壓一般為13. 5V左右，均充狀態(tài)下， 單體電壓更高。那么電池組總電壓13.5 χ 40 = 540V,光藕繼電器的負載耐壓值，采用 歐姆龍公司的G3VM-402F，最大也只能達到400V，建議不超過350V.我們分析一下采用該 技術(shù)的話，器件承受的最大耐壓值是多少，如果第41個光藕繼電器K41選通，此時其他 光藕繼電器關(guān)斷，CELL-總線上的電壓為第40節(jié)單體電池的正端的電壓，我們再來分析 第一個光藕繼電器K1，此時Kl關(guān)斷，但負載端承受的耐壓值為M0V，遠遠超過器件本身 能承受的最大值，依次類推，如果K42選通，那么Kl將承受的耐壓值為13. 5 χ 41 = 553. 5V, K2將承受的耐壓值為13. 5 χ 40 = 540V。如果光藕繼電器負載端超過了最大 承受的耐壓值，最終將會被擊穿，造成短路.試想，這么高的電壓短路，后果非常嚴重， 簡直是不堪設(shè)想。為了解決耐壓問題，不得不采用兩臺獨立的設(shè)備來測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的單體電壓測量技術(shù)中的不足而提供一種一種 采用單臺設(shè)備在線測量多達48節(jié)單體電池電壓的測量裝置。為了實現(xiàn)上述實用新型目的，采用的技術(shù)方案如下一種在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，包括單體電壓掃描電路、單體電壓整流電路、比例放大電路和AD采集電路，電池電壓信號經(jīng)過單體電壓整流電路后，再和比 例放大電路相連，最后通過AD采采集電路讀取電池電壓。所述單體電壓掃描電路包括光耦繼電器和三八譯碼器，其中有兩根電池電壓信號 總線，一根為所有偶數(shù)節(jié)電池的負端組成的信號總線BAT-EVEN，另一根為所有奇數(shù)節(jié)電池 的正端組成的信號總線BAT-0DD，每M節(jié)單體電池共用一組信號總線，電池電壓信號總線 EVEN和ODD連接至光耦繼電器的輸出端，三八譯碼器控制光耦繼電器的選通，三八譯碼器 的片選信號Si，S2，......S48只能一個信號輸出低電平。所述單體電壓整流電路包括光耦繼電器和三八譯碼器，電池電壓信號總線與整流 電路的光耦繼電器的輸出端連接，三八譯碼器控制光耦繼電器的選通，三八譯碼器的片選 信號CS-ODD，CS-EVEN, CS-ODD1, CS-EVEm只能一個信號輸出低電平，整流電路的輸出 信號為網(wǎng)絡(luò)CELL+和網(wǎng)絡(luò)CELL-，網(wǎng)絡(luò)CELL+相對于網(wǎng)絡(luò)CELL-為正，網(wǎng)絡(luò)CELL+和網(wǎng)絡(luò) CELL-連接比例放大電路。測量η節(jié)單體電池時，如果η ^ 24，需要光耦繼電器η+5個，如果M < η彡48， 需要光耦繼電器η+10個。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是本實用新型單個光耦繼電器承受的耐壓值大大降低，安全性能得到極大的提高， 而且大幅度降低成本。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單體電壓掃描電路圖；圖2是運放構(gòu)成的比例放大電路圖；圖3是本實用新型測量裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖4是本實用新型I-M節(jié)單體電壓掃描電路圖；圖5是本實用新型25-48節(jié)單體電壓掃描電路圖；圖6是本實用新型I-M節(jié)單體電壓整流電路圖；圖7是本實用新型25-48節(jié)單體電壓整流電路圖；圖8是本實用新型片選信號電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。如圖3所示的在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，包括單體電壓掃描電路1、 單體電壓整流電路2、比例放大電路3和AD采集電路4，電池電壓信號總線經(jīng)過單體電壓整 流電路后，再和比例放大電路相連，最后通過AD采集電路讀取電池電壓。圖4和圖5單體電壓掃描電路部分，元件D1，D2，......為雙向二極管。網(wǎng)絡(luò)
BAT-EVEN和BAT-ODD為第1至M節(jié)單體電池電壓信號總線，BAT-EVEN為偶數(shù)節(jié)電池的 負端組成的信號總線，BAT-ODD為奇數(shù)節(jié)電池的正端組成的信號總線。網(wǎng)絡(luò)BAT-EVEm和 BAT-ODDl為第25至48節(jié)單體電池電壓信號總線，BAT-EVEN1為偶數(shù)節(jié)電池的負端組成的 信號總線，BAT-ODDl為奇數(shù)節(jié)電池的正端組成的信號總線。也就是說每對節(jié)單體電池共用 一組信號總線。舉例分析，當測量第1節(jié)單體電池電壓，片選信號SOl為低電平，光藕繼電器ΚΙΑ,ΚΙΒ選通，此時BAT-ODD總線上的電壓相對于BAT-EVEN總線上的電壓為正，即 V(BAT-ODD)-V(BAT-EVEN)為正值。當測量第2節(jié)單體電池電壓，片選信號S02為低電平， 光藕繼電器Κ2Α，Κ2Β選通，此時BAT-ODD總線上的電壓相對于BAT-EVEN總線上的電壓為 負，即V (BAT-ODD) -V (BAT-EVEN)為負值，如果為負值的話，總線BAT-EVEN和BAT-0DD就 不能和比例放大電路相連，否則經(jīng)過比例放大電路后，運放的輸出電壓為負值，AD采集 電路就無法讀取該電壓。BAT-ODD和BAT-EVEN信號總線需要經(jīng)過整流電路后，再和比例放 大電路相連。請參考圖6和圖7整流電路部分，原理類似整流橋。當測量奇數(shù)節(jié)電池電壓的 時候，片選信號CS-ODD為低電平，光藕繼電器K14B和K15A導通，K14A和K15B關(guān)斷。 V (BAT-ODD) -V (BAT-EVEN)為正值，經(jīng)過K14B和K15A后，網(wǎng)絡(luò)CELL+相對于網(wǎng)絡(luò)CELL-為 正，當測量偶數(shù)節(jié)電池電壓的時候，片選信號CS-EVEN為低電平，光藕繼電器K14B和 K15A 關(guān)斷，K14A 和 K15B 導通。V(BAT-ODD) -V(BAT-EVEN)為負值，但經(jīng)過 K14A 和 K15B 后，網(wǎng)絡(luò)CELL+始終相對于網(wǎng)絡(luò)CELL-為正。第25至48節(jié)單體電池電壓測量原理一樣。 此方案的優(yōu)點是1.成本明顯降低，如果采用單通道的光藕繼電器，假設(shè)有η節(jié)單體電池， 如果η<24，則只需要光藕繼電器η+5個，如果M < η彡48，則只需要光藕繼電器η+10 個。舉例假設(shè)有M節(jié)單體電池，采用該方案，需要單通道的光藕繼電器個數(shù)為四個， 如果采用目前的技術(shù)，需要單通道的光藕繼電器個數(shù)為48個；假設(shè)有48節(jié)單體電池， 采用該方案，需要單通道的光藕繼電器個數(shù)為58個，如果采用目前的技術(shù)，需要單通道 的光藕繼電器個數(shù)為96個，大概可降低150元RMB左右。2.可靠性明顯提高，可解決安 全隱患問題。舉例分析，如果測量第47節(jié)單體電池電壓，信號S47，CS-ODDl為低電平， 光藕繼電器1(27、1(278，1(298，1(3(^導通，其他所有關(guān)斷，信號CELL-總線上的電壓為第 46節(jié)單體電池正端的電壓，此時，總線CELL-的電壓相對于第一節(jié)單體電池的負端的電 壓為13.5 χ 46 = 621V,但是CELL-和第一節(jié)單體電池的負端之間串連兩個光藕繼電器 K1B，K15A，所以，單個光藕繼電器KlB承受的耐壓值為621V/2= 310. 5V,如果測量第48 節(jié)單體電池電壓時，單個光藕繼電器KlB承受的耐壓值為621V/2= 310.5V為最大值， 遠遠低于G3VM-402F光藕繼電器負載的最大電壓400V。所以這種方案安全性能極大地提 尚ο片選信號Si，S2，......S48為三八譯碼器74HC138的輸出信號，結(jié)合74HC138
的工作原理，利用CPU的I/O 口作為74HC138的地址線和片選線，使片選信號Si，S2,
......S48其中只能一個信號輸出低電平。整流電路部分片選信號CS-ODD，CS-EVEN,
CS-ODD1, CS-EVEm也是三八譯碼器74HC138的輸出信號，其中只能一個信號輸出低電平。 如果CPU的I/O 口充足的話，要實現(xiàn)以上片選信號的電平關(guān)系是不難的。請參考圖8的實 施方法，總共只需要7個I/O 口，A0，Al，A2為74HC138的地址線，A3，A4，A5為74HC138的 片選線，結(jié)合74HC138的工作原理，巧妙地利用A3，A4，A5不同的組合方式，在任何時刻，元
件Ul，U2，U3，U4，U5，U6有且僅有其中一個74HC138被選通，片選信號Si，S2，......S48
有且僅有其中一個信號輸出為低電平。當檢測第25節(jié)到第48節(jié)電池壓，信號GR0UP_CS由 軟件置位為高電平。這種組合方式，也非常方便編寫軟件。
權(quán)利要求1.一種在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，其特征在于包括單體電壓掃描電路、 單體電壓整流電路、比例放大電路和AD采集電路，電池電壓信號總線經(jīng)過單體電壓整流電 路后，再和比例放大電路相連，最后通過AD采集電路讀取電池電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，其特征在于所述 單體電壓掃描電路包括光耦繼電器和三八譯碼器，其中有兩根電池電壓信號總線，一根為 所有偶數(shù)節(jié)電池的負端組成的信號總線BAT-EVEN，另一根為所有奇數(shù)節(jié)電池的正端組成 的信號總線BAT-0DD，每M節(jié)單體電池共用一組信號總線，電池電壓信號總線BAT-EVEN和 BAT-ODD連接至光耦繼電器的輸出端，三八譯碼器控制光耦繼電器的選通，三八譯碼器的片 選信號S1，S2，......S48只能一個信號輸出低電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，其特征在于所述 單體電壓整流電路包括光耦繼電器和三八譯碼器，電池電壓信號總線與整流電路的光耦繼 電器的輸出端連接，三八譯碼器控制光耦繼電器的選通，三八譯碼器的片選信號CS-0DD， CS-EVEN, CS-ODD1，CS-EVENl只能一個信號輸出低電平，整流電路的輸出信號為網(wǎng)絡(luò) CELL+和網(wǎng)絡(luò)CELL-，網(wǎng)絡(luò)CELL+相對于網(wǎng)絡(luò)CELL-為正，網(wǎng)絡(luò)CELL+和網(wǎng)絡(luò)CELL-連接比 例放大電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置，其特征在于有η 節(jié)單體電池，如果η < 24，需要光耦繼電器η+5個，如果M < η < 48，需要光耦繼電器 η+10 個。
專利摘要本實用新型涉及一種在線測量48節(jié)單體電池電壓的測量裝置。該測量裝置包括單體電壓掃描電路、單體電壓整流電路、比例放大電路和AD采集電路，電池電壓信號總線經(jīng)過單體電壓整流電路后,再和比例放大電路相連，最后通過AD采集電路讀取電池電壓。本實用新型器件承受的耐壓值大大降低，安全性能得到極大的提高，采用單臺設(shè)備就能在線測量多達48節(jié)單體電池電壓，因此大幅度降低成本。
文檔編號G01R31/36GK201903579SQ20102064794
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者劉雙廣, 葉波, 李介彬 申請人:廣東高新興通信股份有限公司