專利名稱：一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置及方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)急電源多采用蓄電池提供能源，為了獲得足夠高的電壓，通常采用多塊電池串聯(lián)的方式進(jìn)行工作，例如用對(duì)、32或48節(jié)蓄電池組成。電池組的失效往往是從單塊電池失效開始的，尤其對(duì)于使用時(shí)間較長(zhǎng)但又不超過(guò)使用期限的電池組，依靠維護(hù)人員的日常檢查既耗時(shí)又不方便，也不符合現(xiàn)代管理的需要。因此，對(duì)于單塊電池的電壓進(jìn)行自動(dòng)巡檢， 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就變得極為重要。而對(duì)電池組單塊電池電壓進(jìn)行測(cè)量存在以下主要技術(shù)難點(diǎn)(1)從降低成本角度考慮可采用多路選擇方式測(cè)量，但是其電壓范圍超出了標(biāo)準(zhǔn)模擬開關(guān)產(chǎn)品的工作電壓范圍，而采用機(jī)械繼電器，將在速度、使用壽命、工作的可靠性方面都難以令人滿意。(2)為確保測(cè)量的精度，單元電池采用懸浮測(cè)量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮信號(hào)采集電路與信號(hào)處理電路采取有效的電氣隔離。(3)由于電池組串聯(lián)電池?cái)?shù)的增加，測(cè)量電路的功耗難于降低。國(guó)內(nèi)已有很多關(guān)于單個(gè)單元電池的端電壓側(cè)測(cè)量方法的提出，構(gòu)造電阻網(wǎng)絡(luò)提取電壓、繼電器切換和V / F轉(zhuǎn)換無(wú)觸點(diǎn)采樣提取電壓。電阻網(wǎng)絡(luò)提取電壓，從理論上分析這種方法是可行的，但在實(shí)際中卻難以實(shí)現(xiàn)。比如二4節(jié)標(biāo)稱電壓為12 V蓄電池，單節(jié)電池測(cè)試精度為0. 5%的測(cè)試系統(tǒng)，單節(jié)電池測(cè)試絕對(duì)誤差為士60 mVJ4節(jié)串聯(lián)積累的絕對(duì)誤差可達(dá)1.44V，顯然，其相對(duì)誤差可達(dá)到12%，這在應(yīng)急電源監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)造成誤報(bào)警，所以不能滿足應(yīng)急電源監(jiān)控系統(tǒng)的要求。繼電器切換提取電壓，傳統(tǒng)的比較成熟的測(cè)試方法是用繼電器和大的電解電容做隔離處理，其基本的測(cè)試原理是首先將繼電器閉合，對(duì)電解電容充電；測(cè)量時(shí)把繼電器閉合到另一區(qū)，將電解電容和蓄電池隔離開來(lái)，由于電解電容保持有該蓄電池的電壓信號(hào)，因此，測(cè)試部分只需測(cè)電解電容上的電壓，即可得到相應(yīng)的蓄電池電壓。此方法具有原理簡(jiǎn)單、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。但是由于繼電器存在著機(jī)械動(dòng)作慢，使用壽命低等缺陷，實(shí)踐證明，根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)裝置在速度、使用壽命、工作的可靠性方面都難以令人滿意。為解決上面問(wèn)題可將機(jī)械繼電器改用光耦繼電器，這樣無(wú)需外加電解電容提高了可靠性，速度和使用壽命也隨之達(dá)到要求，但相對(duì)成本要大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置及方法，該裝置操作簡(jiǎn)便，電路原理清晰，可采用測(cè)量模塊浮地的方法實(shí)現(xiàn)電池電壓的讀取。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置，包括主控單元和測(cè)量單元，所述測(cè)量單元包括微控制單元(MCU)模塊、浮地開關(guān)(KG)、若干測(cè)量切換電子開關(guān)(如K1X，KlS,…… KN-1X，KN-1S, KNX, KNS)和由若干被測(cè)電池組成的被測(cè)電池組(如El, E2，……EN-I, EN), 其中，MCU模塊連接浮地開關(guān)，若干測(cè)量切換電子開關(guān)均通過(guò)MCU模塊的AD 口接入相對(duì)應(yīng)的被測(cè)電池，所述MCU模塊的AD 口用于采集電壓；所述主控單元的通訊口通過(guò)隔直通訊電容(如Ccom)接入測(cè)量單元中的MCU模塊，所述測(cè)量單元通過(guò)MCU模塊接入儲(chǔ)能單元。所述儲(chǔ)能單元包括二極管、儲(chǔ)能電容(C)和三端穩(wěn)壓器，其中，儲(chǔ)能電容一端接地， 另一端接入二極管和三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端接入MCU模塊。一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的方法，包括以下步驟
DMCU模塊通過(guò)通訊口得到主控單元的測(cè)量命令后，斷開浮地開關(guān)KG，MCU模塊由儲(chǔ)能單元中的儲(chǔ)能電容C供電；
2)在步驟1)的狀態(tài)下，閉合需要被測(cè)量電池的相對(duì)應(yīng)的測(cè)量切換電子開關(guān)，測(cè)量該被測(cè)電池的電壓；
3)由MCU模塊的AD口讀取該被測(cè)電池的電壓值；
4)斷開步驟2)中所述的測(cè)量切換電子開關(guān)，閉合浮地開關(guān)KG，由電池組給儲(chǔ)能電容C 充電；同時(shí)把步驟2)中所述的測(cè)量電壓值通過(guò)隔直通訊電容Ccom傳給主控單元；
5 )等待通訊口從主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令，當(dāng)主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令時(shí)，重復(fù)步驟1)-4);
6)在步驟1)-5)間循環(huán)執(zhí)行，直到主控單元發(fā)出關(guān)機(jī)命令后停止。本發(fā)明的有益效果為操作簡(jiǎn)便，電路原理清晰，可采用測(cè)量模塊浮地的方法實(shí)現(xiàn)電池電壓的讀取，在應(yīng)用方面，其具有很強(qiáng)的實(shí)行性及實(shí)用性，可擴(kuò)展性能好，只需根據(jù)被測(cè)電池組的串?dāng)?shù)擴(kuò)展相應(yīng)的單元，且裝置采用的切換控制器件無(wú)大功率、高壓等特殊要求， 易于實(shí)現(xiàn)。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置，包括主控單元，所述主控單元的通訊口 1通過(guò)隔直通訊電容(Ccom)接入測(cè)量單元2中的MCU 模塊，所述測(cè)量單元2通過(guò)MCU模塊接入儲(chǔ)能單元3。所述測(cè)量單元2包括MCU模塊、浮地開關(guān)(KG)、若干測(cè)量切換電子開關(guān)(K1X， KlS……KN-1X, KN-1S, KNX, KNS)和由若干被測(cè)電池組成的被測(cè)電池組(El，E2，……EN-I， EN)，其中，MCU模塊連接浮地開關(guān)，若干測(cè)量切換電子開關(guān)均通過(guò)MCU模塊的AD 口與MCU模塊串聯(lián)接入相對(duì)應(yīng)的被測(cè)電池，所述MCU模塊的AD 口用于采集電壓。所述儲(chǔ)能單元包括二極管、儲(chǔ)能電容(C)和三端穩(wěn)壓器，其中，儲(chǔ)能電容一端接地， 另一端接入二極管和三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端接入MCU模塊。本發(fā)明基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的方法，包括以下步驟
DMCU模塊通過(guò)通訊口得到主控單元的測(cè)量命令后，斷開浮地開關(guān)KG，MCU模塊由儲(chǔ)能單元中的儲(chǔ)能電容C供電；
2)在步驟1)的狀態(tài)下，閉合需要被測(cè)量電池的相對(duì)應(yīng)的測(cè)量切換電子開關(guān)，測(cè)量該被測(cè)電池的電壓；
3)由MCU模塊的AD口讀取該被測(cè)電池的電壓值；
4)斷開步驟2)中所述的測(cè)量切換電子開關(guān)，閉合浮地開關(guān)KG，由電池組給儲(chǔ)能電容C 充電；同時(shí)把步驟2)中所述的測(cè)量電壓值通過(guò)隔直通訊電容Ccom傳給主控單元；
5 )等待通訊口從主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令，當(dāng)主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令時(shí)，重復(fù)步驟1)-4);
6)在步驟1)-5)間循環(huán)執(zhí)行，直到主控單元發(fā)出關(guān)機(jī)命令后停止。本發(fā)明的實(shí)施例中，El，E2，……EN-1，EN為被測(cè)電池組，K1X，KlS……KN-1X， KN-1S，KNX, KNS為每組電池的測(cè)量切換電子開關(guān)，KG為浮地開關(guān)，C為儲(chǔ)能電容，Ccom為隔直通訊電容，MCU模塊為測(cè)量單元2的單片機(jī)，其具有AD 口和足夠的輸入輸出端口。工作原理為本系統(tǒng)平時(shí)測(cè)量切換電子開關(guān)斷開，浮地開關(guān)KG合上，當(dāng)MCU模塊在通訊口 1得到主控單元的測(cè)量使能命令后，斷開KG，MCU模塊由儲(chǔ)能電容C供電，隨后根據(jù)命令的要求閉合測(cè)量切換電子開關(guān)K1S、KlX……KNS、KNX中需測(cè)量的相對(duì)應(yīng)的某個(gè)開關(guān)， 該電池的電壓被MCU模塊的AD 口讀得；之后斷開該測(cè)量切換電子開關(guān)，閉合浮地開關(guān)KG， 電池組給儲(chǔ)能電容C充電，等待下一節(jié)電池的測(cè)量使能命令。在等待期間該電壓的值可通過(guò)Ccom傳給主控單元。上述測(cè)量是循環(huán)連續(xù)的，所以，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的實(shí)時(shí)的電池組電壓值的讀取。
權(quán)利要求
1.一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置，包括主控單元和測(cè)量單元(2)，其特征在于所述測(cè)量單元(2)包括MCU模塊、浮地開關(guān)、若干測(cè)量切換電子開關(guān)和由若干被測(cè)電池組成的，其中，MCU模塊連接浮地開關(guān)，測(cè)量切換電子開關(guān)均通過(guò)MCU模塊的AD 口接入相對(duì)應(yīng)的被測(cè)電池；所述主控單元的通訊口( 1)通過(guò)隔直通訊電容接入測(cè)量單元(2)中的MCU 模塊，所述測(cè)量單元(2 )通過(guò)MCU模塊接入儲(chǔ)能單元(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置，其特征在于所述儲(chǔ)能單元(3)包括二極管、儲(chǔ)能電容和三端穩(wěn)壓器，其中，儲(chǔ)能電容一端接地，儲(chǔ)能電容另一端接入二極管和三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端接入MCU模塊。
3.一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的方法，其特征在于，包括以下步驟DMCU模塊通過(guò)通訊口得到主控單元的測(cè)量命令后，斷開浮地開關(guān)KG，MCU模塊由儲(chǔ)能單元中的儲(chǔ)能電容C供電；2)在步驟1)的狀態(tài)下，閉合需要被測(cè)量電池的相對(duì)應(yīng)的測(cè)量切換電子開關(guān)，測(cè)量該被測(cè)電池的電壓；3)由MCU模塊的AD口讀取該被測(cè)電池的電壓值；4)斷開步驟2)所述的測(cè)量切換電子開關(guān)，閉合浮地開關(guān)KG，由電池組給儲(chǔ)能電容C充電；同時(shí)把步驟2)中所述的測(cè)量電壓值通過(guò)隔直通訊電容Ccom傳給主控單元；5)等待通訊口從主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令，當(dāng)主控單元發(fā)出下一個(gè)電池測(cè)量命令時(shí)，重復(fù)步驟1)-4);6)在步驟1)-5)間循環(huán)執(zhí)行，直到主控單元發(fā)出關(guān)機(jī)命令后停止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于智能浮地法測(cè)量電池電壓的裝置及方法，所述裝置包括主控單元，所述主控單元的通訊口通過(guò)隔直通訊電容接入測(cè)量單元中的MCU模塊，測(cè)量單元通過(guò)MCU模塊接入儲(chǔ)能單元；所述測(cè)量單元包括MCU模塊、浮地開關(guān)、若干測(cè)量切換電子開關(guān)和由若干被測(cè)電池組成的。本發(fā)明的有益效果為操作簡(jiǎn)便，電路原理清晰，可采用測(cè)量模塊浮地的方法實(shí)現(xiàn)電池電壓的讀取，且可擴(kuò)展性好，只需根據(jù)被測(cè)電池組的串?dāng)?shù)擴(kuò)展相應(yīng)的單元。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102156266SQ201110072110
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者唐建民 申請(qǐng)人:無(wú)錫東海新能源科技有限公司