专利名称：蓄电池巡检电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种蓄电池检测技术领域的电路。
背景技术：
蓄电池在工业、交通、通讯行业中广泛应用，作为交流供电的后备电源， 为确保电池组能正常工作，需要监测蓄电池的工作状态。使用中一般将蓄电池 进行串、并联构成蓄电池组来提高输出电压和扩大输出容量，而监测蓄电池单 体的电压是了解蓄电池单体和蓄电池组状态的重要手段。
目前，蓄电池单体电压监测电路主要有电源蓄电池实施监控系统对继电 器切换的方式，即轮流吸合每一继电器触点，把被测试的一个单体接入信号采 样回路(其他的电池两端悬空)，实现对电池组组中的每一节电池单体的的两端 电压进行采样，这种方法的缺点是继电器的动作速度慢，并存在有限次数的机 械寿命与动作噪声。
经对现有技术的文献检索发现，在2006年2月8号公开的发明专利申请CN 1731207A中披露了一种蓄电池电压监测电路，该方案采用基准电压发生电路产 生一个基本不随温度变化的基准电压信号，经信号调理电路和通用数字电路， 补偿受温度漂移、数字光耦的非线性影响的电压偏差量，把这个补偿偏差量补 偿给蓄电池单体，由于基准电压是一个基本不随温度变化的量，这个补偿量基 本上是固定不变的值且温度补偿点是固定的，把这个由基准电压换算出的偏差 量补偿给各蓄电池单体，但各蓄电池单体的电压不是一个固定的值，受温度漂 移和数字光耦非线性影响的电压偏差量不同且不同的温度补偿点对应的补偿偏差量是不同的，没考虑到这点，会造成电压补偿偏差。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种蓄电池巡检电路，它能克 服现有技术的不足，使其安全、廉价、精度高，完成蓄电池单体电压监测。
为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案的基本构思是蓄电池组各 电池单体经数字光耦电压采样电路、信号调理电路，补偿受数字光耦的非线性 影响的电压，蓄电池组经线性光耦电压信号调理电路，得到接近真实值的电池 组电压，最后两者输出端都连接数字处理器AD采样输入端，补偿每伏电压偏 差。
作为本发明的一种优选方案，所述数字光耦电压采样电路由数字光耦组成。 作为本发明的另一种优选方案，所述数字光耦电压采样电路中包括I-V转换 电路。
作为本发明的进一步优选方案，所述线性光耦电压信号调理电路包括分压 电路、线性光耦和差分放大电路，电池组经电阻分压后，得到线性光耦可以接 受的电压值，线性光耦输出的差分信号，经一级运放信号调理得到与电池组电 压成比例的采样信号。
数字光耦电压采样电路中采用的数字光耦起到隔离和传输电压模拟信号的 作用，每一个数字光耦与一个电阻串联后并联在蓄电池单体的两端，流过光耦
的反光二极管电流的值与蓄电池单体电压直接相关。实际的数字光耦总是存在 一个电流传输的线性段，在线性段内，通过发光二极管的电流IF与光敏接收端 得到的电流IC成正比。为了使得数字光耦在一定的范围内以一定的精度来传输 模拟信号，'那么光耦的光敏接收端的电流与电池电压的大小有较好的线性关系， 在实际应用中就可以确定与数字光耦串联的电阻的大小，从而使得蓄电池单体电压在放审终止电压和充满电压之间变化时，对应的通过发光二极管的电流始 终处于数字光耦的电流线性传输段内。蓄电池单体电压的变化引起光耦二极管 中电流的变化，电流的变化将引起发光二极管发光强度的变化，反映到光耦接 收端就是接收端的光敏电流的相应变化，光敏电流通过电阻变化为对应的电压。 对该电压的检测就可以换算出蓄电池单体电压。由蓄电池提供电压，因此不需 要另外设置辅助电源为每个数字光耦提供隔离电源，并且数字光耦价格低廉， 极大的简化了系统结构并降低了电路的实现成本。由于所有的数字光耦的光敏 接收端都与蓄电池电气隔离，多路选择器开关采用模拟电子开关，多路选择器 实际上就实现了对不同的蓄电池单体电压的切换。多路选择器的输出端连接信 号调理电路的输入端，信号电路对信号进行必要的放大或衰减以及低通滤波， 以示输入模数信号在数字处理器可以接受的范围内并避免高频干扰对信号的影 响。由数字处理器计算出对应蓄电池单体电压的大小。由于数字光耦的电流传 输特性线性段的线性度不会很理想，会给测量带来误差，本电路中采用二次曲 线补偿来解决这个问题。由于光耦的离散性，对应不同的二次曲线，为了实现 每节电池能进行独立二次曲线补偿，首先求出二次函数的系数，并将保存于非
挥发性的记忆体中，DSP读回二次函数的系数，通过二次曲线补偿电池单体电 压。由于蓄电池在不同的工作电流下温升不同，并且温度对于数字光耦的特性 来说，光耦的发光二极管的正向导通压降，在温度变化较大的场合，有较大的 影响。因此要在较宽的温度范围内达到高的测量精度，就必须对温度变化产生 的影响予以补偿。本发明中采用线性光耦电压调理电路补偿，由于线性光耦温 度漂移很小，输入输出线性较好，抗干扰能力强，有优越的隔离性能，能有效 的抑制共模干扰，为了保证线性光耦的工作，必须提供与采样信号隔离的辅助 电源。运算放大器的输出端连接到数字处理器的AD采样模块，就可以计算出因数字光耦的温度漂移、数字光耦的非线性造成的电池组电压偏差量，由于线 性光耦价格较高，若全部采用线性光耦，成本会提高，所以该电路采用一只线 性光耦，对蓄电池组的电压进行电压采样，这样就大大的节省了开支。利用偏
差UA计算出电池的每伏电压补偿偏差量，可以得到接近真实值得电池电压。 综上，本发明上利用数字光耦的电流线性传输段并结合温度补偿和二次曲线补 偿来保证测量精度和准确度。
从整体上讲，本发明结构简单、可靠性高、准确性高、成本低。本发明可 以应用于所有需要对蓄电池单体电压进行监测的场合，入电信中心和银行的机 房等需要蓄电池组作为备用电源等对蓄电池状态十分关心的场合。
下面结合附图对发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。 图l是本发明电路原理图。
具体实施例方式
图1是本发明用于蓄电池巡检电路中的优选实施方式的电路原理图。该蓄
电池巡检电路包括数字光耦电压采样电路、多路模拟选择开关电路、信号调
理电路、线性光耦电压信号调理电路、数字处理器AD采样。其中所述的数字
光耦电压采样电路的输出端连接到多路模拟开关电路的输入端，多路模拟选择 开关电路的输出端连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输入端连接
到数字信号处理器AD采样的输入端；蓄电池组连接到线性光耦电压信号调理 电路的输入端，线性光耦电压信号调理电路输出端连接数字处理器AD采样的 输入端。
所述的数字光耦电压采样电路，由数字光耦组成，数字光耦与电阻串联后 并联在蓄电池单体两端，数字光耦采用的数字光耦型号为TPL-621，蓄电池单体提供驱动对数字光耦发光二极管的能力，每个蓄电池单体电压反映到光耦的光 敏接收端的光敏电流与蓄电池单体电压反映到光耦的光敏接收端的光敏电流进 行对比计算。在一批监测装置上尽可能使用同一批次的光耦，这样可以保证不 同的电压输入通道有较好的一致性并提高本电路的检测精度。
所述的I-V变换电路，用最简单的电阻采样电压来实现，数字光耦TPL-621 的发射极连接电阻，信号调理电路采用如下方案蓄电池组与电阻(R07)、电 阻(R08)串联，电阻(R08)与电阻(ROl)、电阻(R02)并联，电阻(R02) 和稳压管(DZ)并联，稳压管(DZ)和电容(C01)，电容(C01)两端与线性 光耦(U0)的第二管脚(VIN+)和第三管脚(VIN-)连接，线性光耦(U0)的 第七管脚'(VOUT+)和第八管脚(VOUT-)与运算放大器(A)的正相输入端
(+INA)和反相输入端(-INA)，运算放大器(A)的输出端(OUTA)与电 容(C02)和数字处理器AD采样连接，线性光耦的(U0)的第四管脚(GND1) 和第五管脚(GND2)接地，线性光耦(U0)的第一管脚(VDD1)和第八管脚
(VDD2)接参考电压。
所述的线性光耦电压信号调理电路，由线性光耦、运算放大电路、分压电 路构成。蓄电池组经电阻ROl 、 R02、 R07、 R08分压后，得到一个线性光耦可
K-t"以接受的的电压值，电压经稳压电路稳压后，电压信号输入线性光耦，
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线性光耦输出端得到差分信号，经一级运算放大电路信号调理得到与电池组电 压成比例的采样信号，采样信号输入到数字处理器的AD采样，此时得到的是 经过二次曲线补偿和温度补偿后的接近真实的电池组电压UA。经数字光耦电压
采样电路，将二次曲线补偿后的每一节电池电压进行累加，R=|> (n是电
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池组的电池节数)，求得因数字光耦的温度漂移造成^=" -^的电池组电压的偏差"A=C/ -C/,，利用偏差计算电池的每伏电压补偿量，就可以得到接近真实
的电池电压，C/n[/]-C/,[,']x(1 —^i)，就可以在蓄电池单体电压的变化的整个范围 内达到高的精度。
权利要求
1.一种用于蓄电池巡检的电路，其包括-数字光耦电压采样电路，用于蓄电池组电压采样；-线性光耦电压信号调理电路，用于补偿受温度漂移影响的电压；-多路模拟选择开关电路，用于对不同电压信号的切换；-信号调理电路，用于对于由多路模拟选择开关电路输出的电压信号放大或衰减，使输入的模拟电压信号变化到数字信号处理器可以接受的范围；-数字处理器AD采样，用于补偿数字光耦的数字问题。
2. 按照权利要求l所述的数字光耦电压采样电路，其特征在于所述数字 光耦电压采样电路包括数字光耦和I-V变换电路。
3. 按照权利要求2所述的数字光耦采样电路，其特征在于所述蓄电池 (BAT1)和电阻(R11)串联，电阻(R11)和数字光耦(Ul)的阳极(ANODE)连接，蓄电池(BAT1)阴极和数字光耦(Ul)的阴极(CATHODE),数字光耦(Ul)的发射极(EMITTER)和集电极(COLLECTOR)分别与电阻(R12) 和参考电压(Vref)连接。
4. 按照权利要求2所述的I-V变换电路，其特征在于所述I-V变换电路 由电阻(R12)和地串联电路组成。
5. 按照权利要求书1所述的线性光耦电压信号调理电路，其特征在于所 述线性光耦电压信号调理电路包括线性光耦、差分放大电路和电阻分压电路。
6. 按照权利要求书1或5所述的线性光耦电压信号调理电路，其特征在于 所述蓄电池组与电阻(R07)、电阻(R08)串联，电阻(R08)与电阻(ROl)、 电阻(R02)并联，电阻(R02)和稳压管(Dz)并联，稳压管(Dz)和电容(C01),电容(C01)两端与线性光耦(U0)的第二管脚(Vjn+)和第三管脚(V!n-)连接，线性光耦(U0)的第七管脚(V0UT+)和第八管脚(V0UT.)与运算放大器(A)的正相输入端(+INA)和反相输入端(-INA)，运算放大器(A)的输出端(OUT A)与电容(C02)和数字处理器AD采样连接，线性光耦的(U0)的第四管脚(GND1)和第五管脚(GND2)接地，线性光耦(UO)的第一管脚(VDD1) 和第八管脚(VDD2)接参考电压。
7.按照权利要求书1所述的数字处理器AD采样，其特征在于采用二次曲 线补偿的方法补偿电压偏差量。
全文摘要
本发明是提供一种蓄电池检测技术领域的电路，属于检测技术领域。本发明包括数字光耦电压采样电路、多路模拟选择开关电路、信号调理电路、数字处理器AD采样、线性光耦电压信号调理电路。其中所述的数字光耦电压采样电路的输出端连接到多路模拟开关电路的输入端，多路模拟选择开关电路的输出端连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输入端连接到数字信号处理器AD采样的输入端；蓄电池组连接到线性光耦电压信号调理电路的输入端，线性光耦电压信号调理电路输出端连接数字处理器AD采样的输入端。本发明可准确补偿受温度漂移、数字光耦的非线性影响的电压，且具有安全、廉价以及精度高的优点。
文档编号G01R31/36GK101685140SQ200810168580
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者周熙文, 方兴余 申请人:三科电器有限公司