专利名称：一种蓄电池组电压检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂电池组充放电单体电池电压实时检测装置，属于电压检测仪器技术领域。
背景技术：
锂电池是很多设备的主要动力源或备用电源，如果对锂电池过充电、过放电将会导致电池内部发生化学副反应，该副反应会严重影响电池的性能与使用寿命，甚至将引起爆炸等安全问题，因此在实际工作中需要一个用于对电池的充、放电状态进行有效检测的装置，防止对电池自身造成损害。串联放电是蓄电池常用的使用方法，由于串联电池组的整体性能取决于电池组中性能最差的单体电池，只有实时检测串联电池组中单体电池的电压状态，才能做到对单体电池进行有效的保护，并延长其使用寿命，因此精确检测各节电池的电压十分重要。目前串联锂电池组电压检测方法主要有电阻采样法和差分放大器检测法两种方法。这两种方法都会造成各节电池间的不均衡，最终影响电池组的寿命。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蓄电池组电压检测装置，这种装置能够精确采集串联蓄电池组中每个单体电池充放电电压，进行检测。解决上述技术问题的技术方案是:一种蓄电池组电压检测装置，它的构成中包括电压检测芯片U1、外平衡电路、输入电压保护电路、磁隔离器U2，电压检测芯片Ul的多个输入端口分别通过外围电路组成多个数据通道，相邻两个数据通道组成一个采集单体电池电压的检测回路，相邻两个数据通道组成的检测回路连接一个外平衡电路，输入电压保护电路与电压检测芯片Ul的一个输入端口相连接，电压检测芯片Ul的两个输出端口通过磁隔离器U2与单片机的数据输入端口和时钟输入端口相连接。上述蓄电池组电压检测装置，所述多个数据通道连接的外平衡电路结构相同，其中一个外平衡电路由场效应管Tl、发光二极管LEDl、电阻R22、R23、R24组成，电阻R23和发光二极管LEDl串联后与电阻R22并联接在场效应管Tl的漏极与电压检测芯片Ul —个数据通道之间，场效应管Tl的源极与相邻的数据通道相连接，电阻R24接在场效应管的栅极与源极之间被检测的电池CELL连接在两个数据通道之间。上述蓄电池组电压检测装置，所述输入电压保护电路由二极管D4、稳压二极管VD5、电容C13、电阻R17、R18、R19组成，二极管D4的正极通过电阻R17接电压检测芯片Ul的一个数据通道，二极管D4的负极通过电容13接地，电阻R18、R19串联后接在稳压二极管VD5的负极，稳压二极管VD5的正极接地。上述蓄电池组电压检测装置，所述电压检测芯片Ul的SCLL端口和SDAL端口接磁隔离器U2的SCL2端口和SDA2端口，磁隔离器U2的SCLl端口和SDAl端口与单片机的SCL端口和SDA端口相连接。本实用新型的有益效果是:1.本实用新型在锂电池充放电过程中，可以实时采集锂电池组中多达12块电池的端电压、充放电电流及电压，且采集数据高达12位精度，防止电池发生过充电或过放电现象；2.本实用新型利用磁隔离器，有效地抑制了现场干扰，实现了电平的匹配和电源的隔离；3.本实用新型的外部平衡电路结合内部电池开关有效地保护测量芯片。
图1是本实用新型的电原理方框图；图2是本实用新型的电路原理图；图3是本实用新型的一个外平衡电路示意图。图中标记如下:电压 检测芯片U1、磁隔离器U2、场效应管Tl、二极管Dl—D4、发光二极管LEDl、稳压二极管VDl—VD5、电阻Rl—R24、电容CO — C20、外平衡电路Wl—W12。
具体实施方式
本实用新型采用电压检测芯片Ul结合单片机对电池电压进行检测。在电压检测芯片Ui有多个外围电路接电容、电阻，一个外围电路输出接单片机相应接口存储采集的电压数据，其余外围电路组成的数据通道再分别经相同的外部平衡电路接至单体电池，进行多通道电压采集及均衡放电。电压检测芯片Ul的两个输出端口通过磁隔离器U2与单片机的数据输入端口和时钟输入端口相连接。图中显示，本实用新型的一个实施例采用MAX11068芯片作为电压检测芯片U1，MAXl 1068芯片的13个输入端口 PO — P12连接外围电路组成13个数据通道El—E13，分别接电阻Rl—R13、电容CO — C12，电阻起分压、限流作用，防止内部开关管工作时承受电压太大，保护芯片，电容起平衡内外开关管电压作用，确保精确采集数据。图中显示，MAXl 1068芯片的13个数据通道两两一组组成12个检测回路，可以对12块电池进行检测，如E13、E12组成一个检测回路，E12、E11组成一个检测回路，ElUElO组成一个检测回路…，E2、El组成一个检测回路。12个检测回路分别接12个外平衡电路Wl—W12，它们的结构相同。以外平衡电路W12为例，它由场效应管Tl、发光二极管LEDl、i阻R22、R23、R24组成，电阻R23和发光二极管LEDl串联后与电阻R22并联接在场效应管Tl的漏极与电压检测芯片Ul —个数据通道之间，场效应管Tl的源极与相邻的数据通道相连接，电阻R24接在场效应管的栅极与源极之间，被检测的电池CELL连接在在数据通道E2、El之间。其中场效应管Tl起开关作用，使R22有电流通过，电量由电阻R22放掉。发光二级管LEDl起指示作用，电阻R23为分压电阻，R24为场效应管Tl的保护电阻。图中显示，输入电压保护电路由二极管D4、稳压二极管VD5、电容C13、电阻R17、R18、R19组成，二极管D4的正极通过电阻R17接电压检测芯片Ul的一个数据通道，二极管D4的负极通过电容13接地，电阻R18、R19串联后接在稳压二极管VD5的负极，稳压二极管VD5的正极接地。其中电容Cl3为去耦电容，二极管D4防止电容Cl3放电引起电流反向，电阻R17、R18、R19为分压电阻。图中显示，将MAX11068芯片的15引脚SCLL和16引脚SDAL与单片机C8051F340的SCL和SDA引脚经磁隔离器U2隔离后连接，磁隔离器U2的型号为ADuM1250。SCL与SDA分别为时钟线和数据线，将采集好的数据传至单片机并存储。MAX11068芯片中6至12引脚、17引脚、19至21引脚空置。芯片2引脚CP+处HV和38引脚处HV相连，芯片37引脚C12处SHDN和18引脚处SHDN相连。将MAXl 1068芯片的外围电路连接好后，MAXl 1068芯片给电后由软件初始化此芯片，并由软件控制即可实时采集相应电池电压并传至单片机。MAX11068芯片采用二次扫描架构采集电池数据并对它们进行误差修正。扫描的第一阶段为数据采集，对所有12节电池的电压进行采样；第二阶段为误差修正，对ADC输入进行斩波，消除误差。本实用新型采用的MAXl 1068芯片是一款可编程、高集成度、高压、12通道、电池监测智能化数据采集接口，可以进行充放电均衡检测、电池安全保护、电池故障诊断等。高度集成的电池检测器结合了简捷的状态机和高速I2C总线，支持SMBus串行链路通信。MAXl 1068芯片极大地简化了多节电池组的设计，同时在较宽的工作温度范围内确保符合AEC-Q100标准，保持高度可靠性。MAXl 1068芯片采用两相扫描技术，获取电池测量数据并修正误差，该技术可同时测量电池电压，在IOys内完成全部120节电池的电压测量采样，即使在嘈杂的电磁系统中也能确保优异的精度。
权利要求1.一种蓄电池组电压检测装置，其特征在于:它的构成中包括电压检测芯片U1、外平衡电路、输入电压保护电路、磁隔离器U2，电压检测芯片Ul的多个输入端口分别通过外围电路组成多个数据通道，相邻两个数据通道组成一个采集单体电池电压的检测回路，相邻两个数据通道组成的检测回路连接一个外平衡电路，输入电压保护电路与电压检测芯片Ul的一个输入端口相连接，电压检测芯片Ul的两个输出端口通过磁隔离器U2与单片机的数据输入端口和时钟输入端口相连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组电压检测装置，其特征在于:所述多个数据通道连接的外平衡电路结构相同，其中一个外平衡电路由场效应管Tl、发光二极管LED1、电阻R22、R23、R24组成，电阻R23和发光二极管LEDl串联后与电阻R22并联接在场效应管Tl的漏极与电压检测芯片Ul —个数据通道之间，场效应管Tl的源极与相邻的数据通道相连接，电阻R24接在场效应管的栅极与源极之间，被检测的电池CELL连接在两个数据通道之间。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组电压检测装置，其特征在于:所述输入电压保护电路由二极管D4、稳压二极管VD5、电容C13、电阻R17、R18、R19组成，二极管D4的正极通过电阻R17接电压检测芯片Ul的一个数据通道，二极管D4的负极通过电容13接地，电阻R18、R19串联后接在稳压二极管VD5的负极，稳压二极管VD5的正极接地。
4.根据权利要求3所述的蓄电池组电压检测装置，其特征在于:所述电压检测芯片Ul的SCLL端口和SDAL端口接磁隔离器U2的SCL2端口和SDA2端口，磁隔离器U2的SCLl端口和SDAl端口与单片机的SCL端口和SDA端口相连接。
专利摘要一种蓄电池组电压检测装置，属于电压检测仪器技术领域，用于锂电池组充放电单体电池电压实时检测，其技术方案是它的构成中包括电压检测芯片、外平衡电路、输入电压保护电路、磁隔离器，电压检测芯片的多个输入端口分别通过外围电路组成多个数据通道，相邻两个数据通道组成一个采集单体电池电压的检测回路，每个检测回路连接一个外平衡电路，输入电压保护电路与电压检测芯片的一个输入端口相连接，电压检测芯片的两个输出端口通过磁隔离器与单片机相连接。本实用新型可以实时采集锂电池组中多块电池的端电压、充放电电流及电压，采集数据高达12位精度，具有工作可靠、抗干扰能力强、可有效保护测量芯片、防止电池发生过充电或过放电的优点。
文档编号G01R31/36GK202975278SQ20122058535
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者杨永平, 杨春稳, 李志雨, 魏圆圆 申请人:唐山开滦华明电器有限公司