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专利名称：单体蓄电池电压测量电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量电压的装置，特别是涉及一种用于精密测量单体蓄电池电压的测量电路。
背景技术：
在电动车(EV)、混合电动车(HEV)、燃料电池汽车(FCV)以及一些不间断供电系统中都要用到蓄电池。由于单体蓄电池的电压很低，一般在5V以下，实际应用中往往要将多节单体蓄电池串联为一个整体给外部供电。由于工艺、成本等原因，各单体蓄电池之间不可避免地存在差异，单体蓄电池端电压过高或过低都会损坏蓄电池的整体，可能导致蓄电池爆炸或其它故障危及使用者的声明安全。为了保证安全可靠地使用蓄电池，必须对每节单体电池电压进行精确地测量。

发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的电压测量电路以实现对单体蓄电池电压的高精度测量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案它由电压扫描电路和整流电路两部分组成，电压扫描电路中待测多节单体蓄电池和两个正负精密基准电压源相串联，其中为奇数编号的单体蓄电池分别通过为偶数编号的开关与负精密基准电压源构成回路，偶数编号的单体蓄电池分别通过奇数编号的开关与精密基准电压源连接并接地构成回路，上述两回路分别与为由两节放大器、整流二极管及电阻组成的精密整流电路相连接；经整流后的输出端经输出经一反馈并联电阻和精密整流电路的输入端连接，经另一放大器与微处理器的A/D端子相连接。
本发明的有益效果是，本发明通过一种以扫描、浮地、电压基准校正为特征的电压测量电路以较低的成本实现了对单体蓄电池电压的高精密测量。在事先定义的每个测量周期内，发明所述电路可以逐个测试每个电池组内各个单体蓄电池的电压，并依据正负两个精密电压基准的电压值，对每个测试得到的单体蓄电池电压值进行校准，以消除温漂和线路干扰，充分满足了蓄电池管理系统对测量电压在精度、时间上的需求，为开发高精度、低成本的蓄电池管理系统提供了可能。在蓄电池应用日益广泛的今天，为其市场化、大批量生产提供了更好的安全性能保障。


图1是单体蓄电池电压测量电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图1，对本发明进一步详细描述单体蓄电池电压测量电路，它由电压扫描电路和整流电路两部分组成，电压扫描电路中待测多节单体蓄电池B1-Bn和两个正负精密基准电压源V1、V2相串联，其中为奇数编号的单体蓄电池B1、B3、B5……、Bn分别通过为偶数编号的开关S2、S4、S6、……、Sn+1、Sn+3与负精密基准电压源V2构成回路，偶数编号的单体蓄电池B2、B4、B6、……、Bn-1分别通过奇数编号的开关S1、S3、S5、……、Sn、Sn+2与精密基准电压源V1连接并接地构成回路，上述两回路分别与为一由放大器A1、A2、二极管D1、D2及电阻R1-R6连接而成的精密整流电路相连接；经二极管D2整流后的输出端Vol经串联电阻R3后经并联电阻R4和精密整流电路的输入端Vin连接，经另一放大器A2与微处理器的A/D端子相连接。
由上所述的所述的反向器A2与电压输出端Vout之间设置有一个接地的稳压二级管D3，以防止Vout过高，即超过A/D的基准电压，避免引起器件损坏。扫描开关S1～Sn+3为PHOTOMOS光继电器，如图1所示。
以7节电池为一组的实施例，对本发明工作原理进行说明。根据实际情况，每组电池数目可以根据需要调整。图1中电路虚线右半部分是反相输入求和电路，实现Vin与Vol相加并反相，因此输出端电压是输入电压的绝对值，由于R1＝R3＝R4＝R5＝0.5×R2，当Vin＞0时，Vol＝-2Vin；当Vin＜0时，Vol＝0。输出端稳压二极管D3防止Vout过高(超过A/D的基准电压)，避免引起器件的损坏，精密整流电路对采样到的电压求绝对值后，直接送给微处理器的A/D输入端。附图1中的开关S1～S10选用PHOTOMOS光继电器，这种电子开关的优点是使用寿命长体积小。驱动这些开关的信号来自两个通用的3-8译码器。上述精密整流电路的工作原理是在理想状况下得到的，在电路实际工作过程中，由于受温度等环境参数的影响，电路中的电阻值会发生变化，令单体蓄电池的电压测量值与真实值之间产生误差。为了减少这类误差，因此，本发明在每个电池组模块中加入精密基准电压源V1和V2(精密电压基准的要求是电压值基本不随环境参数变化而变化)，对所测单体蓄电池的电压值进行标定。由于对精密整流电路而言，Vin＞0与Vin＜0时的电流通路路径不同，所以加了正负两个精密电压基准分别进行校准。电路开始工作时，首先闭合开关S10、S9，有Vin＝-V2＜0，设此时得到得测量值为VMv2，可得负基准的标定系数a＝VMv2/Vv2。接下来断开S10，闭合S8，将基准电压V2加到精密整流电路的输入端，此时Vin＝Vv1＞0，测量值为VMv1，得到正基准的标定系数b＝VMv1/Vv1。依照这种方式控制其它开关，将B7-B1蓄电池的电压依次加到精密整流电路上，分别得到测量值为VMB7、VMB6...VMB1。从附图可知，以正电压加到精密整流电路输入端的有V1、B6、B4、B2；以负电压加到精密整流电流输入端的有V2、B7、B5、B3、B1。所以标定后的电压测量值为VTB7＝VMB7/a，VTB6＝VMB6/b，VTB5＝VMB5/a，VTB4＝VMB4/b，VTB3＝VMB3/a，VTB2＝VMB2/b，VTB1＝VMB1/a。考虑到单体蓄电池的端电压以及蓄电池本身的温度变化不是很快，可以100ms为周期，每隔一个周期扫描一次，这种扫描方式是能够满足实际需要的。在管理系统不工作时，开关S10-S1均断开，所以不存在漏电流的问题。整个发明无须添加额外的辅助器件，电路简洁、清晰，成本很低，能够实现对单体蓄电池电压的高精度测量。
权利要求
1.一种单体蓄电池电压测量电路，其特征在于，它由电压扫描电路和整流电路两部分组成，电压扫描电路中待测多节单体蓄电池B1-Bn和两个正负精密基准电压源V1、V2相串联，其中为奇数编号的单体蓄电池B1、B3、B5……、Bn分别通过为偶数编号的开关S2、S4、S6、……、Sn+1、Sn+3与负精密基准电压源V2构成回路，偶数编号的单体蓄电池B2、B4、B6、……、Bn-1分别通过奇数编号的开关S1、S3、S5、……、Sn、Sn+2与精密基准电压源V1连接并接地构成回路，上述两回路分别与为一由放大器A1、二极管D1、D2及电阻R1-R4、R6组成的精密整流电路相连接；精密整流电路的输出端Vo1经输出经串联电阻R3后经并联电阻R4和精密整流电路的输入端Vin连接，经另一放大器A2与微处理器的A/D端子相连接。
2.根据权利要求1所述的一种单体蓄电池电压测量电路，其特征在于所述的电压扫描电路中的扫描开关S1～Sn+3为一PHOTOMOS光继电器。
3.根据权利要求1所述的一种单体蓄电池电压测量电路，其特征在于所述的放大器A2与电压输出端Vout之间设置有一个接地的稳压二级管D3。
全文摘要
本发明公开了一种单体蓄电池电压测量电路，该电路由电压扫描电路和整流电路两部分组成，电压扫描电路包括待测多节单体蓄电池和两个正负精密基准电压源和光继电器扫描开关，整流电路为一个反相输入求和电路。本发明通过上述以扫描、浮地、电压基准校正为特征的电压测量电路以较低的成本实现了对单体蓄电池电压的高精密测量，在事先定义的每个测量周期内，发明所述电路可以逐个测试每个电池组内各个单体蓄电池的电压，并消除温漂和线路干扰对电压测量的干扰，充分满足了蓄电池管理系统对单体电池电压测量在精度、时间上的需求，为开发高精度、低成本的蓄电池管理系统提供了切实可行的技术方案。
文档编号G01R31/36GK1614440SQ20031010848
公开日2005年5月11日 申请日期2003年11月7日 优先权日2003年11月7日
发明者万钢, 魏学哲, 孙泽昌, 邹广南 申请人:上海燃料电池汽车动力系统有限公司, 万钢