[發明專利]基于光耦繼電器的串聯鋰電池組單體電池電壓測量電路

在審

• 申請號: 201310589743.2
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN104656022A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 張志虎;趙宜鵬
• 申請（專利權）人: 上海航天有線電廠
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/25
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發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鋰電池組單體電池電壓測量電路。

背景技術

目前，市面上串聯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場干擾發生變化，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。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于光耦繼電器的串聯鋰電池組單體電池電壓測量電路。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于光耦繼電器的串聯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出選通信號，使得相應的光耦繼電器導通，串聯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。

所述的光耦繼電器為AQW216。

所述的譯碼器為CD4514。

所述的A/D采樣芯片為16bit的A/D采樣芯片。

所述的測量MCU為uPD78F9234。

與現有技術相比，本發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的性能不穩定。

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。

同時本發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，連續負載電流0.04A，平均動作時間0.28ms，導通電阻約70Ω，開路泄漏電流1μA，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，其開關性能均有優勢。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為測量MCU的電路圖；

圖3為選通部分的電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

如圖1-3所示，一種基于光耦繼電器的串聯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。