基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電壓測量電路，尤其是涉及一種基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組 單體電池電壓測量電路。
【背景技術】
[0002] 目前，市面上串聯(lián)電池組電壓測量方法有很多，如電阻分壓法、浮動地法等等。通 過電阻分壓，將實際電壓衰減到測量芯片可接受的電壓范圍，讀取到的轉換電壓通過減法 計算后乘以衰減倍率得到測量值。該方案測量方便、成本低，但是存在誤差，且無法消除。隨 著電池節(jié)數的增多，單體電池電壓測量誤差會隨著共模電壓的增大而增大。使用浮動地技 術測量電池端電壓，測量時通過控制器對電位進行浮動控制。此方案由于地電位經常受現(xiàn) 場干擾發(fā)生變化，不能對地電位進行精確控制，因此會影響到整個系統(tǒng)的測量精度。直接測 量法采用線性運算放大器組成線性采樣電路，經模擬開關選通要采樣的通道后經電壓跟隨 器送入A/D裝換器進行轉換。該方法無需電阻分壓網絡或改變地電位就可以直接測量任意 一只電池的電壓，測量方便。但是，該方法需要數量眾多的運放和精密匹配電阻，成本高，電 路復雜。采用繼電器開關陣采樣法，該方法的缺點是繼電器機械觸點壽命有限，且有噪聲。 采用分立元件，成本低。但是由于三極管溫漂大，所以該方法溫漂大。采用運算放大器結合 P型MOSFET管得方法，溫漂小，但是同直接測量法相似，也需要大量的運放和MOSFET管，且 由于MOSFET管存在導通電阻，必然存在誤差。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種基于光耦繼電 器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0005] -種基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，包括光耦繼電器 組、譯碼器、A/D采樣芯片和測量MCU，所述的光耦繼電器組內設有多個光耦繼電器，所述A/ D采樣芯片的模擬信號輸入端通過光耦繼電器連接串聯(lián)鋰電池組的單體電池，A/D采樣芯 片的數字信號輸出端連接測量MCU，所述測量MCU通過譯碼器連接每個光耦繼電器的控制 端；
[0006] 譯碼器根據測量MCU輸出的高電平信號，向光耦繼電器組內的各個光耦繼電器發(fā) 出選通信號，使得相應的光耦繼電器導通，串聯(lián)鋰電池組的單體電池通過導通后的光耦繼 電器將其電壓信號輸入至A/D采樣芯片，由A/D采樣芯片進行A/D采樣后，輸出數字信號至 MCU進行處理，獲取對應單體電池的電壓。
[0007] 所述的光稱繼電器為AQW216。
[0008] 所述的譯碼器為⑶4514。
[0009] 所述的A/D采樣芯片為16bit的A/D采樣芯片。
[0010]所述的測量 MCU 為 UPD78F9234。 toon] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所使用的元器件較少，市場上比較容易獲得，且具有噪音 小、體積小、結構簡單、性能穩(wěn)定以及電路簡單的特點，具有較高的使用價值；采用的元器件 數目和種類均較少，避免因元件特性問題導致系統(tǒng)的性能不穩(wěn)定。
[0012] 并且由于AQW216的負載能力高達600V，足以讓鋰電池的電壓直接通過。雖然隨著 鋰電池數量的增加，所需的光耦繼電器也不可避免的增加，但是由于光耦繼電器的體積比 一般機械觸點式繼電器小得多，即使采用大量的光耦繼電器也不會對整個測量模塊的體積 有太大的影響。
[0013] 同時本發(fā)明采用了模塊化的設計，不但使電路簡化，同時又可以對多個鋰電池組 成的串聯(lián)電池組進行單體電池電壓的測量。另外光耦繼電器解決了強電與弱電隔離的問 題，以及鋰電池信號電位過高的問題。光電繼電器選用日本松下電工生產的AQW216,具體 參數為：耐壓600V，驅動電流0. 9mA，連續(xù)負載電流0. 04A，平均動作時間0. 28ms，導通電阻 約70 Ω，開路泄漏電流1 μ A，沒有噪音和開關次數限制。相較于普通機械繼電器動作時間 > 30ms，開關次數< 109,其開關性能均有優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0015] 圖2為測量MCU的電路圖；
[0016] 圖3為選通部分的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018] 實施例
[0019] 如圖1-3所示，一種基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，包 括光耦繼電器組1、譯碼器2、A/D采樣芯片3和測量MCU4。光耦繼電器組1內設有多個光 耦繼電器，用于分別獲取串聯(lián)鋰電池組內各個單體電池的電壓，A/D采樣芯片3的模擬信號 輸入端通過光耦繼電器內的常開開關連接串聯(lián)鋰電池組的單體電池5，A/D采樣芯片3的數 字信號輸出端連接測量MCU4,所述測量MCU4通過譯碼器2連接每個光耦繼電器的控制端， 用于控制其常開開關的閉合，從而進行選通。
[0020] 其工作原理為：譯碼器根據測量MCU輸出的高電平信號，向光耦繼電器組內的各 個光耦繼電器發(fā)出選通信號，使得相應的光耦繼電器導通，串聯(lián)鋰電池組的單體電池通過 導通后的光耦繼電器將其電壓信號輸入至A/D采樣芯片，由A/D采樣芯片進行A/D采樣后， 輸出數字信號至MCU進行處理，獲取對應單體電池的電壓。
[0021] 光耦繼電器組內的光耦繼電器均采用AQW216,其具體參數為耐壓600V，驅動電流 0. 9mA，連續(xù)負載電流0. 04A，平均動作時間0. 28ms，導通電阻約70 Ω，開路泄漏電流1 μ A， 開關性能明顯由于普通的機械繼電器。譯碼器為⑶4514, A/D采樣芯片為16bit的A/D采 樣芯片，測量MCU為UPD78F9234。如圖2和圖3所示，譯碼器CD4514的輸入端A0，A1，A2， A3由圖2所示UPD78F9234的POO~口進行控制，通過編程使得CD4514的輸出口 PO~ P15輸出選通信號，使相應的鋰電池被選通，選通信號的具體輸入輸出關系如表1所示。
[0022] 表 1
[0023]
【主權項】
1. 一種基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，其特征在于，包括光 耦繼電器組、譯碼器、A/D采樣芯片和測量MCU，所述的光耦繼電器組內設有多個光耦繼電 器，所述A/D采樣芯片的模擬信號輸入端通過光耦繼電器連接串聯(lián)鋰電池組的單體電池， A/D采樣芯片的數字信號輸出端連接測量MCU，所述測量MCU通過譯碼器連接每個光耦繼電 器的控制端； 譯碼器根據測量MCU輸出的高電平信號，向光耦繼電器組內的各個光耦繼電器發(fā)出選 通信號，使得相應的光耦繼電器導通，串聯(lián)鋰電池組的單體電池通過導通后的光耦繼電器 將其電壓信號輸入至A/D采樣芯片，由A/D采樣芯片進行A/D采樣后，輸出數字信號至MCU 進行處理，獲取對應單體電池的電壓。
2. 根據權利要求1所述的基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，其 特征在于，所述的光耦繼電器為AQW216。
3. 根據權利要求1所述的基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，其 特征在于，所述的譯碼器為⑶4514。
4. 根據權利要求1所述的基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，其 特征在于，所述的A/D采樣芯片為16bit的A/D采樣芯片。
5. 根據權利要求1所述的基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，其 特征在于，所述的測量MCU為UPD78F9234。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光耦繼電器的串聯(lián)鋰電池組單體電池電壓測量電路，包括光耦繼電器組、譯碼器、A/D采樣芯片和測量MCU，所述的光耦繼電器組內設有多個光耦繼電器，所述A/D采樣芯片的模擬信號輸入端通過光耦繼電器連接串聯(lián)鋰電池組的單體電池，A/D采樣芯片的數字信號輸出端連接測量MCU，所述測量MCU通過譯碼器連接每個光耦繼電器的控制端。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有噪音小、體積小、結構簡單、性能穩(wěn)定以及電路簡單等優(yōu)點。
【IPC分類】G01R19-25, G01R31-36
【公開號】CN104656022
【申請?zhí)枴緾N201310589743
【發(fā)明人】張志虎, 趙宜鵬
【申請人】上海航天有線電廠
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月20日