用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池組領(lǐng)域，尤其涉及一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置及其方法，本發(fā)明適用于對各種蓄電池組進(jìn)行監(jiān)控。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池組在實(shí)際工作中有著廣泛的應(yīng)用，例如:電網(wǎng)供電系統(tǒng)、叉車、井下運(yùn)輸車輛、風(fēng)光發(fā)電的儲能，等等。但蓄電池組中的任何一個(gè)單元蓄電池的失效都將影響蓄電池組的整體工作，甚至導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)的失效。因而，任何一個(gè)蓄電池組都配置有一套監(jiān)控系統(tǒng)，對蓄電池組中的每個(gè)單元電池的電壓、內(nèi)阻和溫度等進(jìn)行監(jiān)測。
[0003]然而，相對監(jiān)控系統(tǒng)的“地”而言，每個(gè)單元蓄電池的電壓均不相同，最高可達(dá)數(shù)百伏，因此，對每個(gè)單元蓄電池的電壓進(jìn)行監(jiān)測存在困難甚至威脅。
[0004]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足:
[0005]為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)控裝置采用了能夠經(jīng)受高達(dá)幾百伏共模高壓的放大器，但放大器在電路中某些元件失效時(shí)極可能會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的損毀。
[0006]為了避免災(zāi)難性的后果和提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)有技術(shù)中又提出了在蓄電池電壓測量部分采用線性光電隔離等方法，但其帶來的相應(yīng)后果是:線性光電隔離或其他種類的線性隔離將使得電壓測量精度不高、前級電路需要供電，大幅度增加了電路的成本與復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置及其方法，本發(fā)明在不受高共模電壓的影響下，極大地簡化了電路，降低了生產(chǎn)成本，提高了監(jiān)測裝置的可靠性，詳見下文描述:
[0008]一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置，包括:直流蓄電池組和上位機(jī)，所述在線電壓監(jiān)測裝置還包括:所述在線電壓監(jiān)測裝置還包括:分別與所述直流蓄電池組中的每個(gè)蓄電池單元電連接的電壓采樣電路、穩(wěn)壓電路；
[0009]所述電壓采樣電路依次電連接電壓頻率轉(zhuǎn)換電路、隔離電路和上位機(jī)；
[0010]所述穩(wěn)壓電路將每個(gè)蓄電池單元的輸出電壓穩(wěn)壓后供給所述電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，作為所述電壓頻率轉(zhuǎn)換電路的供電電壓；
[0011 ] 所述電壓采樣電路獲得與每個(gè)蓄電池單元輸出電壓成比例的比例電壓，所述比例電壓經(jīng)過所述電壓頻率轉(zhuǎn)換電路得到成比例的頻率信號，并傳輸至所述隔離電路；
[0012]所述隔離電路接收所述頻率信號并輸出至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)將頻率信號按同樣比率轉(zhuǎn)換成電壓信號并對所有蓄電池單元的電壓信號進(jìn)行監(jiān)測。
[0013]其中，所述電壓頻率轉(zhuǎn)換電路包括:第一電阻，
[0014]所述第一電阻的一端分別連接第一電容的一端、第一運(yùn)算放大器的負(fù)極性端；所述第一電容的另一端分別連接第三電阻的一端、所述第一運(yùn)算放大器的輸出端；所述第一運(yùn)算放大器的正極性輸入端接所述比例電壓；所述第三電阻的另一端分別接二極管的正極、函數(shù)發(fā)生器；所述函數(shù)發(fā)生器還連接第二運(yùn)算放大器的正向輸入端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端輸出所述頻率信號至所述隔離電路。
[0015]優(yōu)選，所述函數(shù)發(fā)生器的型號為8038。
[0016]另一實(shí)施例，所述電壓頻率轉(zhuǎn)換電路包括:壓控振蕩器，
[0017]所述壓控振蕩器接所述比例電壓，所述壓控振蕩器輸出所述頻率信號至所述隔離電路。
[0018]進(jìn)一步地，所述壓控振蕩器的型號為⑶4046。
[0019]另一實(shí)施例，所述壓控振蕩器的型號為NE566V。
[0020]進(jìn)一步地，所述隔離電路為光隔離器、磁耦隔離器或電容耦合數(shù)字隔離器。
[0021]優(yōu)選，所述光隔離器為6N138或4N25型號的光隔離器；
[0022]所述磁耦隔離器為ADUM1200型號的磁耦隔離器；
[0023]所述電容耦合數(shù)字隔離器為IS07220或IS07221型號的電容耦合數(shù)字隔離器。
[0024]一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包括以下步驟；
[0025]穩(wěn)壓電路將每個(gè)蓄電池單元的輸出電壓穩(wěn)壓后供給電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，作為電壓頻率轉(zhuǎn)換電路的供電電壓；
[0026]電壓采樣電路獲得與每個(gè)蓄電池單元輸出電壓成比例的比例電壓，所述比例電壓經(jīng)過電壓頻率轉(zhuǎn)換電路得到成比例的頻率信號，并傳輸至隔離電路；
[0027]所述隔離電路接收頻率信號并輸出至上位機(jī)；
[0028]所述上位機(jī)將頻率信號按同樣比率轉(zhuǎn)換成電壓信號并對所有蓄電池單元的電壓信號進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)所述電壓信號超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)，所述上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池組在線電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控；
[0029]所述隔離電路為光隔離器、磁耦隔離器或電容耦合數(shù)字隔離器。
[0030]本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明通過電壓采樣電路獲取到比例電壓，電壓頻率轉(zhuǎn)換電路接收比例電壓轉(zhuǎn)換為頻率信號輸出至隔離電路，通過隔離電路傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)將頻率信號按同樣比率轉(zhuǎn)換成電壓信號，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池組的在線電壓進(jìn)行監(jiān)測；本發(fā)明電路簡單可靠，并且在蓄電池電壓測量部分，避免使用線性光隔離電路，并且整個(gè)在線電壓監(jiān)測裝置不需要耐幾百伏共模高壓的放大器，極大地簡化了電路，降低了生產(chǎn)成本，提高了監(jiān)測裝置的可靠性，適用于對各種蓄電池組進(jìn)行監(jiān)控。
【附圖說明】
[0031]圖1為實(shí)施例1提供的一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為實(shí)施例2提供的一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為實(shí)施例3提供的一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0034]圖4為實(shí)施例4提供的一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法的流程圖。
[0036]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0037]1:直流蓄電池組；2:電壓采樣電路；
[0038]3:穩(wěn)壓電路；4:電壓頻率轉(zhuǎn)換電路；
[0039]5:隔離電路；6:上位機(jī)；
[0040]Rl:第一電阻；R2:第二電阻；
[0041]R3:第三電阻；R4:第四電阻；
[0042]R5:第五電阻；R6:第六電阻；
[0043]R7:第七電阻；R8:第八電阻；
[0044]R9:第九電阻；Cl:第一電容；
[0045]C2:第二電容；C3:第三電容；
[0046]D:二極管；Tl:三極管；
[0047]Al:第一運(yùn)算放大器；A2:第二運(yùn)算放大器；
[0048]Vl:直流蓄電池組的比例電壓；Fl:頻率信號。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0050]實(shí)施例1
[0051]一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置，參見圖1，該在線電壓監(jiān)測裝置包括:直流蓄電池組1、電壓采樣電路2、穩(wěn)壓電路3、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4、隔離電路5和上位機(jī)6，直流蓄電池組I中的每個(gè)蓄電池單元(作為被測單元，被測單元的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定)分別電連接電壓采樣電路2和穩(wěn)壓電路3，電壓采樣電路2依次電連接電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4、隔離電路5和上位機(jī)6 ;
[0052]穩(wěn)壓電路3將每個(gè)蓄電池單元的輸出電壓穩(wěn)壓后供給電壓頻率轉(zhuǎn)換電路2(作為電壓頻率轉(zhuǎn)換電路2的供電電壓)；電壓采樣電路2按照預(yù)設(shè)比例獲得與每個(gè)蓄電池單元輸出電壓成比例的比例電壓Vl ;電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4將比例電壓Vl轉(zhuǎn)換成頻率信號Fl，并傳輸至隔離電路5 ;隔離電路5接收頻率信號Fl并傳輸至上位機(jī)6 ;上位機(jī)6將頻率信號按同樣比率轉(zhuǎn)換成電壓信號，并對所有蓄電池單元的電壓信號進(jìn)行監(jiān)測。
[0053]S卩，頻率信號Fl與直流蓄電池組I中每個(gè)蓄電池單元的比例電壓Vl成正比。上位機(jī)6接收到頻率信號后，將頻率信號按同樣比率轉(zhuǎn)換成電壓信號，上位機(jī)6在同比例下對直流蓄電池組I中每個(gè)蓄電池單元的電壓進(jìn)行監(jiān)測、控制。
[0054]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，直流蓄電池組I中的每個(gè)蓄電池單元均配備由電壓采樣電路2、穩(wěn)壓電路3、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4、隔離電路5組成的電路，上位機(jī)6為共用模塊，例如:參見圖1，直流蓄電池組I中包括3個(gè)蓄電池單元，每個(gè)蓄電池單元均配備由電壓采樣電路2、穩(wěn)壓電路3、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4、隔離電路5組成的電路(整個(gè)直流蓄電池組I需要3個(gè)電壓采樣電路2、3個(gè)穩(wěn)壓電路3、3個(gè)電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4、3個(gè)隔離電路5)，3個(gè)蓄電池單元共用一個(gè)上位機(jī)6 (整個(gè)直流蓄電池組I僅需要I個(gè)上位機(jī)6)。本發(fā)明實(shí)施例以一個(gè)蓄電池單元配備的相關(guān)電路為例進(jìn)行說明，整個(gè)直流蓄電池組I的配備電路不再贅述。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例在蓄電池電壓測量部分，避免使用線性光隔離電路，并且整個(gè)在線電壓監(jiān)測裝置不需要耐幾百伏共模高壓的放大器，通過電壓采樣電路、穩(wěn)壓電路獲取到穩(wěn)定的比例電壓，電壓頻率轉(zhuǎn)換電路輸出頻率信號至隔離電路，該在線電壓監(jiān)測裝置提高了電路的可靠性，降低了生產(chǎn)成本。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0057]實(shí)施例2
[0058]一種用于蓄電池組的新型在線電壓監(jiān)測裝置，參見圖1和圖2，該實(shí)施例2與實(shí)施例I不同的是電壓頻率轉(zhuǎn)換電路2采用了圖2所示的電路，電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4用于將輸出頻率信號Fl與輸入的比例電壓Vl成正比，該電壓頻率轉(zhuǎn)換電路4包括:第一電阻R1，
[0059]第一電阻Rl的一端分別連接第一電容Cl的一端、第一運(yùn)算放大器Al的負(fù)極性端；第一電容Cl的另一端分別連接第三電阻R3的一端、第一運(yùn)算放大器Al的輸出端；第一運(yùn)算放大器Al的正極性輸入端接比例電壓Vl ;第一運(yùn)算放大器Al的正極性輸入端同時(shí)還連接第二電阻R2 ;第三電阻R3的另一端分別接二極管D的正極、函數(shù)發(fā)生器；函數(shù)發(fā)生器還連接第二運(yùn)算放大器A2的正向輸入端，第二運(yùn)算放大器A2的負(fù)向輸入端接輸出端，第二運(yùn)算放大器A2的輸出端輸出頻率信號Fl至隔離電路5。
[0060]其中，函數(shù)發(fā)生器的型號具體為8038，第四電阻R4的另一端依次連接第五電阻R5和第六電阻R6，第六電阻R6依次連接第七電阻R7和第八電阻R8(各個(gè)電阻的首尾依次連接，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述)第八電阻R8并聯(lián)連接第九電阻R9 ;第九電阻R9的一端連接函數(shù)發(fā)生器的供電電源，另一端連接第二運(yùn)算放大器A2的正向輸入端；函數(shù)發(fā)生器8038的各個(gè)引腳的作用以及配套