用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓄电池组领域，尤其涉及一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置及其方法，本发明适用于对各种蓄电池组进行监控。
【背景技术】
[0002]蓄电池组在实际工作中有着广泛的应用，例如:电网供电系统、叉车、井下运输车辆、风光发电的储能，等等。但蓄电池组中的任何一个单元蓄电池的失效都将影响蓄电池组的整体工作，甚至导致整个供电系统的失效。因而，任何一个蓄电池组都配置有一套监控系统，对蓄电池组中的每个单元电池的电压、内阻和温度等进行监测。
[0003]然而，相对监控系统的“地”而言，每个单元蓄电池的电压均不相同，最高可达数百伏，因此，对每个单元蓄电池的电压进行监测存在困难甚至对系统造成安全性威胁。
[0004]发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足:
[0005]为了解决上述问题，现有技术中的监控装置采用了能够经受高达几百伏共模高压的放大器，但放大器在电路中某些元件失效时极可能会产生连锁反应，导致整个监控系统的损毁。
[0006]为了避免灾难性的后果和提高监控系统的可靠性，现有技术中又提出了在蓄电池电压测量部分采用线性光电隔离等方法，但其带来的相应后果是:光电隔离或其他种类的隔离将使得电压测量精度不高、前级电路需要供电，大幅度增加了电路的成本与复杂性。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置及其方法，本发明在不受高共模电压的影响下，极大地简化了电路，降低了生产成本，提高了监测装置的可靠性，详见下文描述:
[0008]一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置，包括:直流蓄电池组和上位机，
[0009]所述在线电压监测装置还包括:与所述直流蓄电池组中的每个蓄电池单元电连接的电压频率转换电路，所述电压频率转换电路依次电连接隔离电路和上位机；
[0010]所述电压频率转换电路将每个蓄电池单元的电压转换成频率信号，并传输至所述隔离路；每个蓄电池单元的电压同时作为电压频率转换电路的供电电压；
[0011]所述隔离电路接收所述频率信号，并输出至所述上位机；上位机将所述频率信号转换成电压信号并对其进行监测。
[0012]其中，所述电压频率转换电路包括:第一电阻，
[0013]所述第一电阻的一端分别连接电容的一端、运算放大器的负极性输入端；所述电容的另一端接地；所述运算放大器的正极性输入端分别连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地；所述第一电阻的另一端、所述第三电阻的另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器输出所述频率信号至所述隔离电路。
[0014]另一实施例，所述电压频率转换电路包括:第一电阻，
[0015]所述第一电阻的一端分别连接电容的一端、反相器的输入端，所述电容的另一端接地；所述反相器的输出端连接所述第一电阻的另一端，所述反相器的输出端输出所述频率信号至所述隔离电路。
[0016]进一步地，所述隔离电路为光隔离器、磁耦隔离器或电容耦合数字隔离器。
[0017]所述光隔离器为6N138或4N25型号的光隔离器。
[0018]所述磁耦隔离器为ADUM1200型号的磁耦隔离器。
[0019]所述电容耦合数字隔离器为IS07220或IS07221型号的电容耦合数字隔离器。
[0020]一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置的监测方法，所述监测方法包括以下步骤；
[0021 ] 电压频率转换电路将直流蓄电池组中的每个蓄电池单元的电压转换成频率信号，并传输至隔离电路；每个蓄电池单元的电压同时作为电压频率转换电路的供电电压；
[0022]所述隔离电路接收所述频率信号，并输出至上位机；
[0023]所述上位机接收所有蓄电池单元的频率信号，并将所述频率信号转换成电压信号并对其进行监测，当所述电压信号超出预设范围时，所述上位机发出报警信号，实现了对蓄电池组在线电压的实时监控；
[0024]所述隔离电路为光隔离器、磁耦隔离器或电容耦合数字隔离器。
[0025]本发明提供的技术方案的有益效果是:本发明通过电压频率转换电路将蓄电池的电压转换成对应的频率，然后通过隔离电路将频率信号并传输至上位机，实现了对蓄电池组的在线电压进行监测；本发明电路简单可靠，并且在蓄电池电压测量部分，避免使用线性光隔离电路，并且整个在线电压监测装置不需要几百伏共模高压的放大器，极大地简化了电路，降低了生产成本，提高了监测装置的可靠性，适用于对各种蓄电池组进行监控。
【附图说明】
[0026]图1为实施例1提供的一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置的结构示意图；
[0027]图2为实施例2提供的一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置的结构示意图；
[0028]图3为实施例3提供的一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置的结构示意图；
[0029]图4为一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置的监测方法的流程图。
[0030]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0031 ] 1:直流蓄电池组；2:电压频率转换电路；
[0032]3:隔离电路；4:上位机；
[0033]Rl:第一电阻；R2:第二电阻；
[0034]R3:第三电阻；Cl:电容；
[0035]Al:运算放大器；1:反相器；
[0036]VO:直流蓄电池组的电压；H):频率信号。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0038]实施例1
[0039]—种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置，参见图1，该直接变换式在线电压监测装置包括:直流蓄电池组1、电压频率转换电路2、隔离电路3和上位机4，直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元(作为被测单元，被测单元的个数根据实际情况进行设定)电连接电压频率转换电路2，电压频率转换电路2电连接隔离电路3，隔离电路3电连接上位机4 ；
[0040]电压频率转换电路2将直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元的电压VO转换成频率信号FO (即每个蓄电池单元的电压VO即作为被转换的电压，又作为电压频率转换电路2的供电电压)，并传输至隔离电路3 ;隔离电路接收频率信号F0，并输出直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元的频率信号至上位机4 ;上位机4将频率信号转换成电压信号并对所有蓄电池单元的电压信号进行监测。
[0041]g卩，频率信号R)与直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元的电压VO成正比。
[0042]实际应用时，直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元均配备由电压频率转换电路2、隔离电路3组成的电路，上位机4为共用模块，例如:参见图1，直流蓄电池组I中包括3个蓄电池单元，每个蓄电池单元均配备由电压频率转换电路2、隔离电路3组成的电路(整个直流蓄电池组I需要3个电压频率转换电路2、3个隔离电路3)，3个蓄电池单元共用一个上位机4 (整个直流蓄电池组I只需要I个上位机4)。本发明实施例以一个蓄电池单元配备的相关电路为例进行说明，整个直流蓄电池组I的配备电路不再赘述。
[0043]本实施例在蓄电池电压测量部分，避免使用线性光隔离电路，并且整个在线电压监测装置不需要耐几百伏共模高压的放大器，该在线电压监测装置提高了电路的可靠性，降低了生产成本。
[0044]本发明实施例对各器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0045]实施例2
[0046]一种用于蓄电池组的直接变换式在线电压监测装置，参见图1和图2，该实施例2与实施例1不同的是电压频率转换电路2采用了图2所示的电路，电压频率转换电路2用于将输出频率信号H)与蓄电池单元的电压VO成正比，该电压频率转换电路2包括:第一电阻R1，
[0047]第一电阻Rl的一端连接电容Cl的一端(接直流蓄电池组I中的每个蓄电池单元的电压V0)，电容Cl