[发明专利]一种在线转换电池组中每节电池电压的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线转换电池组中每节电池电压的装置，属于电池组测量技术领域。

背景技术

目前，电池组广泛应用于各个领域，对于不同的应用，一般都需要有相应的配套设备来保证电池组正常工作。这些设备大多都是通过测量电池组的各种工作参数，根据这些参数判断电池组的工作状态，然后根据应用的要求采取相应的措施来保证电池组正常使用。对于电池组的各种应用，获取电池组的工作参数是这些配套设备正常工作的先决条件。随着生产与经济的发展，现实应用对这些相关设备的性能提出了更高的要求，发展高性能、可在线、高精度、实时性强、寿命长、低成本的电池组测量系统是电池应技术发展的必然要求。

在电池组工作时一般认为需要测量以下参数：电压、温度、电流。对于温度、电流以及整体电池组电压的测量都属常规测量，相应的测量方法和技术都已趋于成熟，自动化程度较高。通过自动设备测量独立的单节电池的电压的方法是非常简单的，但如何通过自动设备实时在线测量串联在电池组中的每节电池的电压依然是尚未完全解决的难题，且现有的技术早已不能满足时代发展的需求。为此人们进行了大量的研究工作，但进展却是非常缓慢。

很多年前就有人采用继电器来切换电池组中的每节电池来进行测量。这种方案的缺点是：体积大、成本高、寿命短、速度慢，现在已经属于被淘汰的方法和技术。也有人采用另外一种方法：在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通，在模拟信号的转换上采用可编程定时器的V/F转换器。其中在解决输入信号电压高于芯片的最大工作电压的问题上存在技术难点，且采用V/F转换作为A/D转换器。其缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低且无成型的技术及产品。对于在线测量单节电池电压的方法，还有人提出用光电隔离器件和大电解电容器构成采样，保持电路来测量蓄电池组中单节电池电压。此电路的缺点是：在A/D转换过程中，电容上的电压能发生变化导致其精度低，而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟等因素导致了采样时间长等一些缺点。

在授权公告号为CN201041579Y名为《一种多节电池组单节电池电压测量》的实用新型专利中公开了一种多节电池组单节电池电压测量电路，虽然在一定程度上解决了电池组中单节电池的测量问题，但其缺点也是显而易见的：由于电池电压是通过“近似等于”的方式计算得出，其测量的准确度本就不高；由于电路是通过电压-电流-电压转换，测量电路并未真正与电池组实现电气隔离，实际应用会因运算放大器的工作电压而受限；该电路在测量中留有“死角”。通过分析电路可以发现在其实施例1中不管电阻Rn₁与电阻Rn₂的阻值为何值，均无法通过计算得出电池Ban正确的电压值。同样在其实施例2中，不管电阻R₁₁与电阻Rn₁₂的阻值为何值，均无法通过计算得出电池BA₁正确的电压值。

在国外，许多公司研发了多种独立电池测量模块，通过为每节电池配备一套测量模块来测量电池的参数，然后再通过光电隔离器件把参数传输到智能设备处理，为此还专门运用了计算机通讯的总线技术。其缺点也是显而易见的，主要是：

1、技术上过于复杂。复杂化的设计往往给系统带来诸多不稳定的因素，造成测量系统可靠性低下；

2、应用针对性强，每种电池测量模块往往是针对某个具体应用而设计，通用性较差，需要为不同的应用不断开发不同类型的测量模块；

3、对电池适用性差。电池类型适用性差，现有的模块大多都是针对锂电的，不能运用到其他类型的电池上；参数适用性差，为了适应对于不同厂家、不同批次的电池在参数有着细微的差别，往往需要向厂家定制测量模块；

4、开发周期长；

5、技术以及工艺上有待成熟，测量模块的可靠性有待提高。个别测量模块先于电池损坏将影响了整个电池组的使用；

6、成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述技术问题的在线转换电池组中每节电池电压的装置。

在由多节电池串联而成的电池组中，本发明由与每节电池连接的电路组成，与每节电池连接的每一电路其结构均相同；与每节电池连接的每一电路均包括转换光耦、开关光耦、稳压电源、电阻Rt、电阻Ra和电阻R，所述的电池与电阻Rt、转换光耦中的发光二极管、开关光耦中的晶体管分别形成各自回路；开关光耦中的发光二极管通过电阻Ra与输出稳定的电压的稳压电源的输出端分别形成各自回路；转换光耦中晶体管通过电阻R与稳压电源的输出端分别形成各自回路。