串联型电压源电压测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种串联型电压源电压测量装置，包括第一、第二开关组、第一、第二电容、第一、第二、第三连接开关和MCU，当第一、第二开关组单个开关器件闭合时，与第一开关组中闭合开关器件连接的电压源单体至与第二开关组中闭合开关器件连接的电压源单体为第一、第二电容充电，待充电完成时，断开所有开关器件，MCU控制第一、第二和第三连接开关通断，测量第一电容和/或第二电容两端电压。整个测量装置，结构简单，测量过程中不需要进行极性的判断和复杂的控制，单个电压源与电容之间仅在正负极分别设置有单个开关器件，避免过多开关器件设置导致接触电阻等外界因素对测量结果的影响，确保了测量精度。
【专利说明】串联型电压源电压测量装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电压检测【技术领域】，特别是涉及串联型电压源电压测量装置。
【背景技术】
[0002]在现今科技高速发展的时代，电已经成为不可缺少的一部分。而电压作为电的一个衡量标准，电压的精确检测也成了不得不做的一项工作。在电池管理系统中，若对多个串联电压源的电压检测不精确，则电压源的输出电压不稳定，或高或低，这对负载都会产生很大的影响，如电压不够会导致负载无法正常运作，那么不精确的电压则使得整个系统都无法产生应有的作用，电压过高则会导致负载无法承受而烧坏，甚至产生火灾，这在现实生活中屡见不鲜。因此电压的精确检测已经成为电池管理系统中不得不解决的一个巨大挑战。
[0003]目前采用的串联型电压源电压测量装置在时序信号的控制下，设备持续测量多个电压源的电压，测量时，前后两个电压源的极性不同，则测量得到不同极性的电压值，若在测量过程中测量开关出现故障，则两个电压源得到的电压极性相同，从而判断出有故障产生。然而，在实际运行中，串联的电压源消耗不一定相同，且在测量过程中会进行消耗。若前后组电压源有一定的电压差，而在测量时前后综合之后仍得到与前组相同的电压极性，则系统会进行误判，因此这种希望通过测量的电压极性的不同来判断是否有故障产生的方法并不能如预期的一样进行工作。且此种方法MCU不仅需要电压检测功能，还需进行极性判定，对MCU要求较高，故成本也较高。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对现有串联型电压源电压测量装置结构复杂、生产成本高昂的问题，提供一种结构简单、成本低廉、可靠性高且测量精度高的串联型电压源电压测量装置。
[0005]一种串联型电压源电压测量装置，用于对包括多个串联的电压源单体的串联型电压源的电压进行测量，包括第一开关组、第二开关组、第一电容、第二电容、第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关和MCU，其中，所述第一开关组和所述第二开关组分别包括多个开关器件，所述第一电容的电容量和所述第二电容的电容量成已知比例；
[0006]所述第一开关组中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中奇数编号的电压源单体正极连接，所述第一开关组中每个开关器件另一端与所述第一电容的一端以及所述第一连接开关的一端连接；
[0007]所述第二开关组中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中偶数编号的电压源单体正极连接，所述第二开关组中开关器件另一端与所述第二电容的一端以及所述第三连接开关的一端连接；
[0008]所述第一电容的另一端与所述第二电容的另一端连接，所述第二连接开关的一端连接于所述第一电容和所述第二电容之间，所述第一连接开关的另一端、所述第二连接开关的另一端分别与所述MCU连接，所述第三连接开关的另一端与所述第一连接开关的另一端连接。
[0009]本发明串联型电压源电压测量装置，当第一开关组和第二开关组中单个开关器件闭合时，与第一开关组中闭合开关器件连接的电压源单体至与第二开关组中闭合开关器件连接的电压源单体为第一电容和第二电容充电，待充电完成时，断开第一开关组和第二开关组中所有开关器件，当为第一电容和第二电容充电的多个电压源中正极为奇数编号的电压源单体时，闭合第一连接开关和第二连接开关，测量第一电容的电压值，当为第一电容和第二电容充电的多个电压源中正极为偶数编号的电压源单体时，闭合第二连接开关和第三连接开关，测量第二电容的电压值第一电容的电容量和第二电容的电容量成已知比例设置，使得只需知晓两者中其中一个电容的电压值即可获知整个待测多电压源的电压值。整个测量装置，结构简单，测量过程中不需要进行极性的判断和复杂的控制，降低了对MCU处理能力的要求，允许采用相对成本较低的MCU，降低了生产成本，另外，单个电压源与电容之间仅在正负极分别设置有单个开关器件，避免过多开关器件设置导致接触电阻等外界因素对测量结果的影响，确保了测量精度，所以本发明串联型电压源电压测量装置是一种结构简单、成本低廉、可靠性高且测量精度高的装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明串联型电压源电压测量装置第一个实施例的结构示意图；
[0011]图2为本发明串联型电压源电压测量装置第二个实施例的结构示意图；
[0012]图3为本发明串联型电压源电压测量装置第三个实施例的结构示意图；
[0013]图4为本发明串联型电压源电压测量装置第四个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0015]如图1所示，一种串联型电压源电压测量装置，用于对包括多个串联的电压源单体的串联型电压源的电压进行测量，包括第一开关组100、第二开关组200、第一电容300、第二电容400、第一连接开关500、第二连接开关600、第三连接开关700和MCU800，其中，所述第一开关组100和所述第二开关组200分别包括多个相互并联的开关器件，所述第一电容300的电容量和所述第二电容400的电容量成已知比例；
[0016]所述第一开关组100中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中奇数编号的电压源单体正极连接，所述第一开关组100中每个开关器件另一端与所述第一电容300的一端以及所述第一连接开关500的一端连接；
[0017]所述第二开关组200中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中偶数编号的电压源单体正极连接，所述第二开关组200中开关器件另一端与所述第二电容400的一端以及所述第三连接开关700的一端连接；
[0018]所述第一电容300的另一端与所述第二电容400的另一端连接，所述第二连接开关600的一端连接于所述第一电容300和所述第二电容400之间，所述第一连接开关500的另一端、所述第二连接开关600的另一端分别与所述MCU800连接，所述第三连接开关700的另一端与所述第一连接开关500的另一端连接。
[0019]当所述第一开关组100和所述第二开关组200单个开关器件闭合时，与所述第一开关组100中闭合开关器件连接的电压源单体至与所述第二开关组200中闭合开关器件连接的电压源单体为所述第一电容300和所述第二电容400充电，待充电完成时，断开所述第一开关组100和所述第二开关组200中所有开关器件，当为所述第一电容300和所述第二电容400充电的多个电压源中正极为奇数编号的电压源单体时，闭合所述第一连接开关500和所述第二连接开关600，测量所述第一电容300的电压值。当为所述第一电容300和所述第二电容600充电的多个电压源中正极为偶数编号的电压源单体时，闭合所述第二连接600开关和所述第三连接开关700，测量所述第二电容的电压值。
[0020]所述第一电容的电容量和所述第二电容的电容量成已知比例设置，即在获知其中一个电容的电压值，即可获知整个待测多电压源的电压值。
[0021]优选的，第一连接开关、第二连接开关的一端是与MCU的电压测量端连接。根据测量环境的需要，在MCU与第一、第二、第三连接开关之间还可以设置信号调理电路，以便MCU能够检测电压比较高的电压源的电压。
[0022]本发明串联型电压源电压测量装置，当第一开关组和第二开关组中单个开关器件闭合时，与第一开关组中闭合开关器件连接的电压源单体至与第二开关组中闭合开关器件连接的电压源单体为第一电容和第二电容充电，待充电完成时，断开第一开关组和第二开关组中所有开关器件，当为第一电容和第二电容充电的多个电压源中正极为奇数编号的电压源单体时，闭合第一连接开关和第二连接开关，测量第一电容的电压值，当为第一电容和第二电容充电的多个电压源中正极为偶数编号的电压源单体时，闭合第二连接开关和第三连接开关，测量第二电容的电压值第一电容的电容量和第二电容的电容量成已知比例设置，使得只需知晓两者中其中一个电容的电压值，即可获知整个待测多电压源的电压值。整个测量装置，结构简单，测量过程中不需要进行极性的判断和复杂的控制，降低了对MCU处理能力的要求，允许采用相对成本较低的MCU，降低了生产成本，另外，单个电压源与电容之间仅在正负极分别设置有单个开关器件，避免过多开关器件设置导致接触电阻等外界因素对测量结果的影响，确保了测量精度，所以本发明串联型电压源电压测量装置是一种结构简单、成本低廉且测量精度高的装置。
[0023]本发明串联型电压源电压测量装置在测量过程中，不需要重复、多次改变电容两端极性和电荷量大小，减少了电容上电荷量突变的次数，延长了电容以及其它器件的使用寿命，所以本发明串联型电压源电压测量装置还是一种使用寿命长，符合工业生产的装置。
[0024]如图2所示，在其中一个实施例中，所述串联型电压源电压测量装置还包括第一泄流开关920，所述第一泄流开关920的一端连接于所述第一电容300与所述第一连接开关500之间，所述第一泄流开关920的另一端连接于所述第二电容400与所述第三连接开关700之间。
[0025]第一泄流开关闭合释放第一电容和第二电容两端电压，以便准备下一次测量工作。
[0026]如图3所示，在其中一个实施例中，所述串联型电压源电压测量装置还包括第二泄流开关940和第三泄流开关960 ；
[0027]所述第二泄流开关940的一端连接于所述第一电容300与所述第二连接开关600之间，所述第二泄流开关940的另一端连接于所述第一电容300与所述第一连接开关500之间，所述第三泄流开关960的一端连接于所述第二电容400与所述二连接开关之间，所述第三泄流开关960的另一端连接与所述第二电容400与所述第三连接开关700之间。
[0028]在本实施例中，所述串联型电压源电压测量装置包括第二和第三泄流开关，第二泄流开关与第一电容并联，且设置于第一电容与第一连接开关之间，第三泄流开关与所述第二电容并联，且设置于二电容与第三连接开关之间，第一电容和第二电容分别设置泄流开关，可以根据实际测量的需要选择释放第一电容上的电荷或者第二电容上的电荷。具体来说，闭合第二泄流开关时，释放第一电容上的电荷，闭合第三泄流开关时，释放第二电容上的电荷。
[0029]下面将结合图3详细说明下，在本发明串联型电压源电压测量装置其中一个实施例中，测量串联型电压源电压的详细过程。
[0030]MCU对串联型电压源中各个电源进行数字编号，并存储。MCU进行数字编号以及编号奇、偶的判断，这些处理过程都是简单的处理和运算，相较于复杂的极性判断和运算来说，对MCU性能的要求大大降低。
[0031]一、假设本次需要测量I号-3号电源之间的电压值。
[0032]首先，闭合与I号电源正极连接的开关器件Kl和与3号开关负极连接的K4，并同时断开第一连接开关500、第二连接开关600、第三连接开关700以及第一泄流开关920和第二泄流开关940,此时，1-3号电压源给第一电容和第二电容充电,待充电完成时,断开开关Kl和K4，MCU判断I号电源编号为奇数或为偶数，此时I号电源编号为I，即为奇数则闭合第一连接开关500和第二连接开关600,测量第一电容上电压，1-3号电压源的电压值等于2倍于第一电容上的电压值。测量完第一电容上电压后，闭合第一泄流开关920,释放第一电容上的电荷。
[0033]二、假设本次需要测量2号-4号电源之间的电压值。
[0034]首先，闭合与2号电源正极连接的开关器件K2和与4号开关负极连接的K5，同时断开第一连接开关500、第二连接开关600、第三连接开关700以及第一泄流开关920和第二泄流开关940，此时2-4号电源给第一电容和第二电容充电，待充电完成时，断开开关K2和K5，MCU判断2号电源编号为奇数或为偶数，此时2号电源编号为2，即为偶数，则闭合第二连接开关600和第三连接开关700，MCU测量第二电容上电压，2-4号电压源的电压值等于2倍于第二电容上的电压值。测量完第二电容上电压后。闭合第二泄流开关940，释放第一电容上的电荷。在其中一个实施例中，所述开关器件为开关或继电器或光电耦合器。
[0035]开关器件用于控制电路的接通或者断开，在本实施例中选用成本低廉、性能可靠的开关或继电器或光电耦合器做为开关器件，降低了生产成本，确保了装置的性能。
[0036]如图4所示,在其中一个实施例中，还包括显示装置960,所述显示装置与所述MCU连接。
[0037]显示装置用于显示MCU中存储的部分数据，例如测量的第一、第二电容电压值等数据，便于操作者直观、简单获取数据。
[0038]如图4所示，在其中一个实施例中，还包括输入装置980，所述输入装置与所述MCU连接。
[0039]输入装置用于操作者输入数据/指令到MCU，例如操作者输入检测X-Y号电池电压的指令，以便完美实现操作者对测量装置的控制。
[0040]在其中一个实施例中，所述第一电容和所述第二电容为相同型号的电容。
[0041]第一电容和第二电容型号相同，则其电参数也相同，即测量到第一电容上的电压值为待测多串联电压源中电压值的一半。简化了电压的计算过程。
[0042]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种串联型电压源电压测量装置，用于对包括多个串联的电压源单体的串联型电压源的电压进行测量，其特征在于，包括第一开关组、第二开关组、第一电容、第二电容、第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关和MCU，其中，所述第一开关组和所述第二开关组分别包括多个开关器件，所述第一电容的电容量和所述第二电容的电容量成已知比例； 所述第一开关组中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中奇数编号的电压源单体正极连接，所述第一开关组中每个开关器件另一端与所述第一电容的一端以及所述第一连接开关的一端连接； 所述第二开关组中每个开关器件的一端分别与待测多串联电压源中偶数编号的电压源单体正极连接，所述第二开关组中开关器件另一端与所述第二电容的一端以及所述第三连接开关的一端连接； 所述第一电容的另一端与所述第二电容的另一端连接，所述第二连接开关的一端连接于所述第一电容和所述第二电容之间，所述第一连接开关的另一端、所述第二连接开关的另一端分别与所述MCU连接，所述第三连接开关的另一端与所述第一连接开关的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，还包括第一泄流开关，所述泄流开关的一端连接于所述第一电容与所述第一连接开关之间，所述泄流开关的另一端连接于所述第二电容与所述第三连接开关之间。
3.根据权利要求1所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，还包括第二泄流开关和第三泄流开关； 所述第二泄流开关的一端连接于所述第一电容与所述第二连接开关之间，所述第二泄流开关的另一端连接于所述第一电容与所述第一连接开关之间，所述第三泄流开关的一端连接于所述第二电容与所述二连接开关之间，所述第三泄流开关的另一端连接与所述第二电容与所述第三连接开关之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，所述开关器件为开关或继电器或光电耦合器。
5.根据权利要求1或2或3所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述MCU连接。
6.根据权利要求1或2或3所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，还包括输入装置，所述输入装置与所述MCU连接。
7.根据权利要求1或2或3所述的串联型电压源电压测量装置，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容为相同型号的电容。
【文档编号】G01R31/40GK104049135SQ201410289175
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】林勇, 胡志坤, 崔彬, 方喜林, 王可志 申请人:湖南森泰节能科技有限公司