一種高精度單體電池電壓監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別地，涉及用于蓄電池組單體電池的電壓監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信、電力等行業(yè)，常采用成本低廉、性能穩(wěn)定的蓄電池組作為備用電源，而串聯(lián)放電是蓄電池組常用的使用方法。由于木桶效應(yīng)的存在，串聯(lián)蓄電池組的整體性能取決于電池組中性能最差的單體電池，當(dāng)蓄電池組中出現(xiàn)哪怕是一個(gè)落后單體，整組電池的性能也會迅速下降。為了能夠?qū)π铍姵亟M的能量使用進(jìn)行有效管理，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控串聯(lián)電池組中單體電池的狀態(tài)。在表征電池狀態(tài)的參數(shù)中，電池的端電壓最能體現(xiàn)其工作狀態(tài)，因此，精確采集電池組中各個(gè)單體電池電壓十分重要。
[0003]在通信基站和電站中，通常采用定期維護(hù)的方式對備用蓄電池組進(jìn)行現(xiàn)場巡檢，也就是說，由維護(hù)人員定期攜帶設(shè)備到基站現(xiàn)場進(jìn)行檢測、維護(hù)工作。這種檢測方式存在很大問題，首先，人工測量的精度完全依賴于人員的責(zé)任心和技術(shù)能力，且受人體生理極限的影響，因此存在較大的測量誤差，且誤差不可控；其次，由于是定期巡檢，無法做到對單體電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池的異常狀態(tài)，從而影響對落后單體的準(zhǔn)確評估。
[0004]針對上述問題，市場上也出現(xiàn)了相應(yīng)的單體檢測設(shè)備，但目前市售的單體檢測設(shè)備多為四路并發(fā)測量，即一套設(shè)備只能檢測4塊單體電池。而通信或電力基站中常用兩組備用蓄電池組，每組蓄電池組有多達(dá)24塊的單體電池，一套這種市售的檢測設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到使用要求，退而求其次的辦法是使用六套這樣的裝置同時(shí)測量。由于24個(gè)單體電池是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，測量時(shí)需采用同一測量基準(zhǔn)才能保證一致性，滿足精度要求。而使用六套設(shè)備意味著存在六路測量信號，則每增加一路測量信號，就會對其他單體的測量帶來干擾，影響測量的精度。此外，若測量一組電池需要多臺設(shè)備，勢必給實(shí)際操作帶來困難，因?yàn)樵O(shè)備多，連線復(fù)雜，易出錯(cuò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種電池組單體電壓監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)多路并發(fā)檢測，即對一個(gè)蓄電池組中的多塊單體電池的端電壓進(jìn)行監(jiān)測，而且測量結(jié)果可靠、精度高。
[0006]一種高精度單體電池電壓監(jiān)測裝置，用于測量蓄電池組中各單體電池的電壓，其特征在于，所述裝置包括順次相連的采樣模塊、信號選擇模塊、電壓跟隨器、AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)，所述采樣模塊包括與所述各單體電池對應(yīng)的若干個(gè)采樣單元，各采樣單元的一輸入端與蓄電池組的公共端相連，另一輸入端則依次與所述各單體電池的正極相連，其中，第一塊單體電池的負(fù)極被定義為所述蓄電池組的公共端，所述各采樣單元均由分壓電路構(gòu)成，所述信號選擇模塊包括并聯(lián)的若干個(gè)多選一模擬開關(guān)。具體地，采樣單元與單體電池是一一對應(yīng)的關(guān)系，模擬開關(guān)用于在采樣模塊獲取的多路信號中選擇一路送入AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模擬開關(guān)的型號、數(shù)量可以視單體電池塊數(shù)而定。
[0007]優(yōu)選地，所述各采樣單元還設(shè)有用于高頻濾波的電容器，所述電容器分別與相應(yīng)分壓電路中的采樣電阻并聯(lián)連接。
[0008]優(yōu)選地，還包括連接在電壓跟隨器和AD轉(zhuǎn)換器之間的低通濾波器。
[0009]優(yōu)選地，所述低通濾波器由RC濾波電路構(gòu)成。
[0010]優(yōu)選地，還包括連接在低通濾波器與AD轉(zhuǎn)換器之間的另一電壓跟隨器。
[0011]優(yōu)選地，所述單片機(jī)內(nèi)置有AD轉(zhuǎn)換模塊。
[0012]優(yōu)選地，還包括連接在低通濾波器與單片機(jī)之間的輔助放大器，所述輔助放大器與所述AD轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接。
[0013]優(yōu)選地，所述輔助放大器的輸入端連接有RC濾波電路。
[0014]優(yōu)選地，所述單片機(jī)的輸出端連接有無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊通過安裝在下位機(jī)上的無線接收模塊與下位機(jī)進(jìn)行無線通信，將測得的各單體電壓數(shù)據(jù)傳輸至下位機(jī)。
[0015]優(yōu)選地，所述下位機(jī)通過以太網(wǎng)或者GPRS與遠(yuǎn)程的上位機(jī)通信，將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。
[0016]相比現(xiàn)有技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于，采用本發(fā)明的監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)使用一臺裝置便能同時(shí)對任意數(shù)目的單體電池電壓進(jìn)行測量，從而簡化測量過程，降低測量成本，提高備用電源系統(tǒng)的可靠性，而且測量精度高。
【附圖說明】
[0017]通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本公開的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明單體電池電壓監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明單體電池電壓監(jiān)測裝置的一種實(shí)施方式的電氣原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為本發(fā)明單體電池電壓監(jiān)測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，該監(jiān)測裝置包括順次相連的采樣模塊、信號選擇模塊、電壓跟隨器、AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)，用于測量電池組中單體電池I?單體電池η的電壓，其中采樣模塊由與單體電池一一對應(yīng)的η個(gè)采樣單元組成。信號選擇模塊用于在采樣模塊獲取的η路信號中選擇一路送入AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號之后送入單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)的存儲、顯示、發(fā)送等處理。其中，模擬信號在進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器之前需經(jīng)過電壓跟隨器。電壓跟隨器的特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低，具有緩沖、隔離的作用，在本發(fā)明中，其作用在于使前級的信號選擇模塊與后級的AD轉(zhuǎn)換器之間互不影響。
[0022]這里以單體電池電壓監(jiān)測裝置在通信基站中的應(yīng)用為例，對本發(fā)明的一種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。通信基站中使用的備用電源通常是兩組蓄電池組，每一組由24塊單體電池(2V)串聯(lián)成組，提供48V的電壓。如圖2所示，BI?Β24為一組蓄電池組中串聯(lián)的24塊單體電池，每個(gè)單體對應(yīng)一個(gè)采樣單元，采樣模塊I包括相應(yīng)的24個(gè)采樣單元。所述采樣單元均為分壓電路，例如，BI的采樣單元為由采樣電阻IRl和分壓電阻2R1構(gòu)成的分壓電路，依此類推。采樣單元的一個(gè)輸入端與蓄電池組的公共端相連，另一輸入端則依次與單體電池的正極相連，其中，第一塊單體電池BI的負(fù)極被定義為所述蓄電池組的公共端。實(shí)際上，第一個(gè)采樣單元獲取的是第一塊單體電池BI的端電壓信號V01，而第二個(gè)采樣單元獲取的是單體BI與單體B2的端電壓之和V02，依次類推，第i個(gè)采樣單元獲取的是單體BI到Bi的端電壓之和，且第24個(gè)采樣單元獲取的是整個(gè)電池組的端電壓V24。因此，通過減法運(yùn)算即可算出第i塊單體電池Bi的端電壓。必須注意的是，由于測量范圍發(fā)生