专利名称：一种在线测量48节单体电池电压的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在线测量48节单体电池电压的测量装置。
背景技术：
越来越多的重要领域都已使用蓄电池作为储备电能、应付电网异常用，从而为系 统正常运转提供可靠地保障。由于蓄电池对其运行参数要求比较严格，偏离正确的使用条 件将造成严重的后果，因此对蓄电池的单体电压、电流、温度、内阻等运行参数进行监测至
关重要。目前的通讯行业，蓄电池组大多都是由两组蓄电池构成，其中一组为备用电池。基 站用的蓄电池组每组由M节单体电池电压为2V的铅酸蓄电池组成。机房用的蓄电池组 每组由大于或等于M节单体电池电压为12V的铅酸蓄电池组成。现有的单体电压测量方
案有请参考图1单体电压扫描电路部分，Kl，K2，......K48为光藕继电器，用来隔离测量
设备和蓄电池用。网络Si，S2，......S48为光藕继电器的片选信号，网络CELL+为单体电
池电压为正的信号总线，网络CELL-为单体电池电压为负的信号总线。当测量某节单体电 池电压时，相对应的光藕继电器选通，其他光藕继电器都关断，被选通的信号直接和比例放 大电路相连，请参考图2，然后经过AD采样芯片，完成单体电压的测量。该技术的缺点是: 1.成本高，每节单体电池需要两个独立的光藕继电器才能完成采集，假设有η节单体电池， 如果采用双通道的光藕继电器，则需要η个，如果采用单通道的光藕继电器，则需要2η个。 一个双通道的光藕继电器价格普遍都在8-10元RMB。2.可靠性不高，如果设备应用在机 房时，机房用的蓄电池组往往都是使用12V的铅酸蓄电池，单组电池节数大多都是40节 左右.计算一下，电池组在处于浮充状态下，单体电压一般为13. 5V左右，均充状态下， 单体电压更高。那么电池组总电压13.5 χ 40 = 540V,光藕继电器的负载耐压值，采用 欧姆龙公司的G3VM-402F，最大也只能达到400V，建议不超过350V.我们分析一下采用该 技术的话，器件承受的最大耐压值是多少，如果第41个光藕继电器K41选通，此时其他 光藕继电器关断，CELL-总线上的电压为第40节单体电池的正端的电压，我们再来分析 第一个光藕继电器K1，此时Kl关断，但负载端承受的耐压值为M0V，远远超过器件本身 能承受的最大值，依次类推，如果K42选通，那么Kl将承受的耐压值为13. 5 χ 41 = 553. 5V, K2将承受的耐压值为13. 5 χ 40 = 540V。如果光藕继电器负载端超过了最大 承受的耐压值，最终将会被击穿，造成短路.试想，这么高的电压短路，后果非常严重， 简直是不堪设想。为了解决耐压问题，不得不采用两台独立的设备来测量。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有的单体电压测量技术中的不足而提供一种一种 采用单台设备在线测量多达48节单体电池电压的测量装置。为了实现上述实用新型目的，采用的技术方案如下一种在线测量48节单体电池电压的测量装置，包括单体电压扫描电路、单体电压整流电路、比例放大电路和AD采集电路，电池电压信号经过单体电压整流电路后，再和比 例放大电路相连，最后通过AD采采集电路读取电池电压。所述单体电压扫描电路包括光耦继电器和三八译码器，其中有两根电池电压信号 总线，一根为所有偶数节电池的负端组成的信号总线BAT-EVEN，另一根为所有奇数节电池 的正端组成的信号总线BAT-0DD，每M节单体电池共用一组信号总线，电池电压信号总线 EVEN和ODD连接至光耦继电器的输出端，三八译码器控制光耦继电器的选通，三八译码器 的片选信号Si，S2，......S48只能一个信号输出低电平。所述单体电压整流电路包括光耦继电器和三八译码器，电池电压信号总线与整流 电路的光耦继电器的输出端连接，三八译码器控制光耦继电器的选通，三八译码器的片选 信号CS-ODD，CS-EVEN, CS-ODD1, CS-EVEm只能一个信号输出低电平，整流电路的输出 信号为网络CELL+和网络CELL-，网络CELL+相对于网络CELL-为正，网络CELL+和网络 CELL-连接比例放大电路。测量η节单体电池时，如果η ^ 24，需要光耦继电器η+5个，如果M < η彡48， 需要光耦继电器η+10个。本实用新型相对于现有技术的有益效果是本实用新型单个光耦继电器承受的耐压值大大降低，安全性能得到极大的提高， 而且大幅度降低成本。
图1是现有技术的单体电压扫描电路图；图2是运放构成的比例放大电路图；图3是本实用新型测量装置的结构方框图；图4是本实用新型I-M节单体电压扫描电路图；图5是本实用新型25-48节单体电压扫描电路图；图6是本实用新型I-M节单体电压整流电路图；图7是本实用新型25-48节单体电压整流电路图；图8是本实用新型片选信号电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。如图3所示的在线测量48节单体电池电压的测量装置，包括单体电压扫描电路1、 单体电压整流电路2、比例放大电路3和AD采集电路4，电池电压信号总线经过单体电压整 流电路后，再和比例放大电路相连，最后通过AD采集电路读取电池电压。图4和图5单体电压扫描电路部分，元件D1，D2，......为双向二极管。网络
BAT-EVEN和BAT-ODD为第1至M节单体电池电压信号总线，BAT-EVEN为偶数节电池的 负端组成的信号总线，BAT-ODD为奇数节电池的正端组成的信号总线。网络BAT-EVEm和 BAT-ODDl为第25至48节单体电池电压信号总线，BAT-EVEN1为偶数节电池的负端组成的 信号总线，BAT-ODDl为奇数节电池的正端组成的信号总线。也就是说每对节单体电池共用 一组信号总线。举例分析，当测量第1节单体电池电压，片选信号SOl为低电平，光藕继电器ΚΙΑ,ΚΙΒ选通，此时BAT-ODD总线上的电压相对于BAT-EVEN总线上的电压为正，即 V(BAT-ODD)-V(BAT-EVEN)为正值。当测量第2节单体电池电压，片选信号S02为低电平， 光藕继电器Κ2Α，Κ2Β选通，此时BAT-ODD总线上的电压相对于BAT-EVEN总线上的电压为 负，即V (BAT-ODD) -V (BAT-EVEN)为负值，如果为负值的话，总线BAT-EVEN和BAT-0DD就 不能和比例放大电路相连，否则经过比例放大电路后，运放的输出电压为负值，AD采集 电路就无法读取该电压。BAT-ODD和BAT-EVEN信号总线需要经过整流电路后，再和比例放 大电路相连。请参考图6和图7整流电路部分，原理类似整流桥。当测量奇数节电池电压的 时候，片选信号CS-ODD为低电平，光藕继电器K14B和K15A导通，K14A和K15B关断。 V (BAT-ODD) -V (BAT-EVEN)为正值，经过K14B和K15A后，网络CELL+相对于网络CELL-为 正，当测量偶数节电池电压的时候，片选信号CS-EVEN为低电平，光藕继电器K14B和 K15A 关断，K14A 和 K15B 导通。V(BAT-ODD) -V(BAT-EVEN)为负值，但经过 K14A 和 K15B 后，网络CELL+始终相对于网络CELL-为正。第25至48节单体电池电压测量原理一样。 此方案的优点是1.成本明显降低，如果采用单通道的光藕继电器，假设有η节单体电池， 如果η<24，则只需要光藕继电器η+5个，如果M < η彡48，则只需要光藕继电器η+10 个。举例假设有M节单体电池，采用该方案，需要单通道的光藕继电器个数为四个， 如果采用目前的技术，需要单通道的光藕继电器个数为48个；假设有48节单体电池， 采用该方案，需要单通道的光藕继电器个数为58个，如果采用目前的技术，需要单通道 的光藕继电器个数为96个，大概可降低150元RMB左右。2.可靠性明显提高，可解决安 全隐患问题。举例分析，如果测量第47节单体电池电压，信号S47，CS-ODDl为低电平， 光藕继电器1(27、1(278，1(298，1(3(^导通，其他所有关断，信号CELL-总线上的电压为第 46节单体电池正端的电压，此时，总线CELL-的电压相对于第一节单体电池的负端的电 压为13.5 χ 46 = 621V,但是CELL-和第一节单体电池的负端之间串连两个光藕继电器 K1B，K15A，所以，单个光藕继电器KlB承受的耐压值为621V/2= 310. 5V,如果测量第48 节单体电池电压时，单个光藕继电器KlB承受的耐压值为621V/2= 310.5V为最大值， 远远低于G3VM-402F光藕继电器负载的最大电压400V。所以这种方案安全性能极大地提 尚ο片选信号Si，S2，......S48为三八译码器74HC138的输出信号，结合74HC138
的工作原理，利用CPU的I/O 口作为74HC138的地址线和片选线，使片选信号Si，S2,
......S48其中只能一个信号输出低电平。整流电路部分片选信号CS-ODD，CS-EVEN,
CS-ODD1, CS-EVEm也是三八译码器74HC138的输出信号，其中只能一个信号输出低电平。 如果CPU的I/O 口充足的话，要实现以上片选信号的电平关系是不难的。请参考图8的实 施方法，总共只需要7个I/O 口，A0，Al，A2为74HC138的地址线，A3，A4，A5为74HC138的 片选线，结合74HC138的工作原理，巧妙地利用A3，A4，A5不同的组合方式，在任何时刻，元
件Ul，U2，U3，U4，U5，U6有且仅有其中一个74HC138被选通，片选信号Si，S2，......S48
有且仅有其中一个信号输出为低电平。当检测第25节到第48节电池压，信号GR0UP_CS由 软件置位为高电平。这种组合方式，也非常方便编写软件。
权利要求1.一种在线测量48节单体电池电压的测量装置，其特征在于包括单体电压扫描电路、 单体电压整流电路、比例放大电路和AD采集电路，电池电压信号总线经过单体电压整流电 路后，再和比例放大电路相连，最后通过AD采集电路读取电池电压。
2.根据权利要求1所述的在线测量48节单体电池电压的测量装置，其特征在于所述 单体电压扫描电路包括光耦继电器和三八译码器，其中有两根电池电压信号总线，一根为 所有偶数节电池的负端组成的信号总线BAT-EVEN，另一根为所有奇数节电池的正端组成 的信号总线BAT-0DD，每M节单体电池共用一组信号总线，电池电压信号总线BAT-EVEN和 BAT-ODD连接至光耦继电器的输出端，三八译码器控制光耦继电器的选通，三八译码器的片 选信号S1，S2，......S48只能一个信号输出低电平。
3.根据权利要求2所述的在线测量48节单体电池电压的测量装置，其特征在于所述 单体电压整流电路包括光耦继电器和三八译码器，电池电压信号总线与整流电路的光耦继 电器的输出端连接，三八译码器控制光耦继电器的选通，三八译码器的片选信号CS-0DD， CS-EVEN, CS-ODD1，CS-EVENl只能一个信号输出低电平，整流电路的输出信号为网络 CELL+和网络CELL-，网络CELL+相对于网络CELL-为正，网络CELL+和网络CELL-连接比 例放大电路。
4.根据权利要求3所述的在线测量48节单体电池电压的测量装置，其特征在于有η 节单体电池，如果η < 24，需要光耦继电器η+5个，如果M < η < 48，需要光耦继电器 η+10 个。
专利摘要本实用新型涉及一种在线测量48节单体电池电压的测量装置。该测量装置包括单体电压扫描电路、单体电压整流电路、比例放大电路和AD采集电路，电池电压信号总线经过单体电压整流电路后,再和比例放大电路相连，最后通过AD采集电路读取电池电压。本实用新型器件承受的耐压值大大降低，安全性能得到极大的提高，采用单台设备就能在线测量多达48节单体电池电压，因此大幅度降低成本。
文档编号G01R31/36GK201903579SQ20102064794
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者刘双广, 叶波, 李介彬 申请人:广东高新兴通信股份有限公司