[發(fā)明專利]一種在線轉(zhuǎn)換電池組中每節(jié)電池電壓的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810239305.2
• 申請(qǐng)日: 2008-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN101413993A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李鵬
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 北京中海智圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曾永珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在線轉(zhuǎn)換電池組中每節(jié)電池電壓的裝置，屬于電池組測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，電池組廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于不同的應(yīng)用，一般都需要有相應(yīng)的配套設(shè)備來保證電池組正常工作。這些設(shè)備大多都是通過測(cè)量電池組的各種工作參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)判斷電池組的工作狀態(tài)，然后根據(jù)應(yīng)用的要求采取相應(yīng)的措施來保證電池組正常使用。對(duì)于電池組的各種應(yīng)用，獲取電池組的工作參數(shù)是這些配套設(shè)備正常工作的先決條件。隨著生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對(duì)這些相關(guān)設(shè)備的性能提出了更高的要求，發(fā)展高性能、可在線、高精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、低成本的電池組測(cè)量系統(tǒng)是電池應(yīng)技術(shù)發(fā)展的必然要求。

在電池組工作時(shí)一般認(rèn)為需要測(cè)量以下參數(shù)：電壓、溫度、電流。對(duì)于溫度、電流以及整體電池組電壓的測(cè)量都屬常規(guī)測(cè)量，相應(yīng)的測(cè)量方法和技術(shù)都已趨于成熟，自動(dòng)化程度較高。通過自動(dòng)設(shè)備測(cè)量獨(dú)立的單節(jié)電池的電壓的方法是非常簡(jiǎn)單的，但如何通過自動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)在線測(cè)量串聯(lián)在電池組中的每節(jié)電池的電壓依然是尚未完全解決的難題，且現(xiàn)有的技術(shù)早已不能滿足時(shí)代發(fā)展的需求。為此人們進(jìn)行了大量的研究工作，但進(jìn)展卻是非常緩慢。

很多年前就有人采用繼電器來切換電池組中的每節(jié)電池來進(jìn)行測(cè)量。這種方案的缺點(diǎn)是：體積大、成本高、壽命短、速度慢，現(xiàn)在已經(jīng)屬于被淘汰的方法和技術(shù)。也有人采用另外一種方法：在多路輸入信號(hào)的選擇上采用模擬開關(guān)進(jìn)行選通，在模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換上采用可編程定時(shí)器的V/F轉(zhuǎn)換器。其中在解決輸入信號(hào)電壓高于芯片的最大工作電壓的問題上存在技術(shù)難點(diǎn)，且采用V/F轉(zhuǎn)換作為A/D轉(zhuǎn)換器。其缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢、在小信號(hào)范圍內(nèi)線性度差、精度低且無成型的技術(shù)及產(chǎn)品。對(duì)于在線測(cè)量單節(jié)電池電壓的方法，還有人提出用光電隔離器件和大電解電容器構(gòu)成采樣，保持電路來測(cè)量蓄電池組中單節(jié)電池電壓。此電路的缺點(diǎn)是：在A/D轉(zhuǎn)換過程中，電容上的電壓能發(fā)生變化導(dǎo)致其精度低，而且電容充放電時(shí)間及晶體管和隔離芯片等器件動(dòng)作延遲等因素導(dǎo)致了采樣時(shí)間長(zhǎng)等一些缺點(diǎn)。

在授權(quán)公告號(hào)為CN201041579Y名為《一種多節(jié)電池組單節(jié)電池電壓測(cè)量》的實(shí)用新型專利中公開了一種多節(jié)電池組單節(jié)電池電壓測(cè)量電路，雖然在一定程度上解決了電池組中單節(jié)電池的測(cè)量問題，但其缺點(diǎn)也是顯而易見的：由于電池電壓是通過“近似等于”的方式計(jì)算得出，其測(cè)量的準(zhǔn)確度本就不高；由于電路是通過電壓-電流-電壓轉(zhuǎn)換，測(cè)量電路并未真正與電池組實(shí)現(xiàn)電氣隔離，實(shí)際應(yīng)用會(huì)因運(yùn)算放大器的工作電壓而受限；該電路在測(cè)量中留有“死角”。通過分析電路可以發(fā)現(xiàn)在其實(shí)施例1中不管電阻Rn₁與電阻Rn₂的阻值為何值，均無法通過計(jì)算得出電池Ban正確的電壓值。同樣在其實(shí)施例2中，不管電阻R₁₁與電阻Rn₁₂的阻值為何值，均無法通過計(jì)算得出電池BA₁正確的電壓值。

在國(guó)外，許多公司研發(fā)了多種獨(dú)立電池測(cè)量模塊，通過為每節(jié)電池配備一套測(cè)量模塊來測(cè)量電池的參數(shù)，然后再通過光電隔離器件把參數(shù)傳輸?shù)街悄茉O(shè)備處理，為此還專門運(yùn)用了計(jì)算機(jī)通訊的總線技術(shù)。其缺點(diǎn)也是顯而易見的，主要是：

1、技術(shù)上過于復(fù)雜。復(fù)雜化的設(shè)計(jì)往往給系統(tǒng)帶來諸多不穩(wěn)定的因素，造成測(cè)量系統(tǒng)可靠性低下；

2、應(yīng)用針對(duì)性強(qiáng)，每種電池測(cè)量模塊往往是針對(duì)某個(gè)具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，通用性較差，需要為不同的應(yīng)用不斷開發(fā)不同類型的測(cè)量模塊；

3、對(duì)電池適用性差。電池類型適用性差，現(xiàn)有的模塊大多都是針對(duì)鋰電的，不能運(yùn)用到其他類型的電池上；參數(shù)適用性差，為了適應(yīng)對(duì)于不同廠家、不同批次的電池在參數(shù)有著細(xì)微的差別，往往需要向廠家定制測(cè)量模塊；

4、開發(fā)周期長(zhǎng)；

5、技術(shù)以及工藝上有待成熟，測(cè)量模塊的可靠性有待提高。個(gè)別測(cè)量模塊先于電池?fù)p壞將影響了整個(gè)電池組的使用；

6、成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能解決上述技術(shù)問題的在線轉(zhuǎn)換電池組中每節(jié)電池電壓的裝置。

在由多節(jié)電池串聯(lián)而成的電池組中，本發(fā)明由與每節(jié)電池連接的電路組成，與每節(jié)電池連接的每一電路其結(jié)構(gòu)均相同；與每節(jié)電池連接的每一電路均包括轉(zhuǎn)換光耦、開關(guān)光耦、穩(wěn)壓電源、電阻Rt、電阻Ra和電阻R，所述的電池與電阻Rt、轉(zhuǎn)換光耦中的發(fā)光二極管、開關(guān)光耦中的晶體管分別形成各自回路；開關(guān)光耦中的發(fā)光二極管通過電阻Ra與輸出穩(wěn)定的電壓的穩(wěn)壓電源的輸出端分別形成各自回路；轉(zhuǎn)換光耦中晶體管通過電阻R與穩(wěn)壓電源的輸出端分別形成各自回路。