一种电池参数检测系统的制作方法

本发明涉及电池参数检测技术领域，特别是涉及一种电池参数检测系统。

背景技术：

智能电网中大容量存储设备主要采用功率电池。由于功率电池是智能电网的关键设备，在其高压、大电流的充电及运行中必须在线同步实时检测每节电池的电流、电压、温度等参数，了解电池状态，以便对电池进行维护，确保各电池工作状态统一、稳定。目前，常规的电池参数检测方法通常采用继电器、光耦继电器、光电隔离器和大电解电容器电路等方法检测电池参数。其中，采用继电器切换方法检测电池参数，存在检测速度慢、使用寿命短的缺点；采用光耦继电器检测电池参数，虽然提高了可靠性，但成本也大大提高；采用光电隔离器和大电解电容器电路构成的检测电路，存在结构复杂、成本高、可靠性低的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电池参数检测系统，以解决传统电池参数检测方法或装置结构复杂、成本高、可靠性低、检测速度慢、使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电池参数检测系统，所述电池参数检测系统包括：电池工作电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、中央处理器、通信模块、显示模块和电源模块；

所述电压检测电路、所述电流检测电路、所述温度检测电路的输入端分别与所述电池工作电路连接，分别用于采集所述电池的电压、电流、温度参数；所述电压检测电路、所述电流检测电路、所述温度检测电路的输出端分别与所述中央处理器连接，用于将采集的所述电压、电流、温度参数发送至所述中央处理器进行处理；所述通信模块与所述中央处理器连接，用于将采集的所述电压、电流、温度参数发送至远程分析处理平台；所述显示模块与所述中央处理器连接，用于显示采集的所述电压、电流、温度参数；所述电源模块分别与所述电压检测电路、所述电流检测电路、所述温度检测电路、所述中央处理器、所述通信模块和所述显示模块连接，用于为各模块供电。

可选的，所述电池工作电路包括顺序串联的电池bat1、防反接二极管d1和负载r1；所述防反接二极管d1的正极与所述电池的正极连接；所述防反接二极管d1的负极连接所述负载r1的一端；所述负载r1的另一端连接所述电池的负极。

可选的，所述电压检测电路包括依次设置的限流保护单元、分压单元、低通滤波单元和高通滤波单元。

可选的，所述限流保护单元包括自恢复保险管f1；所述分压单元包括电阻r2和电阻r3；所述低通滤波单元包括电感l1和电容c1；所述高通滤波单元包括电容c2和电阻r4；

所述自恢复保险管f1的一端与所述电池的正极连接；所述自恢复保险管f1的另一端连接所述电阻r2的一端；所述所述电阻r2的另一端连接所述电阻r3的一端；所述电阻r3的另一端连接所述电池的负极；所述电容c1的一端连接所述电阻r2的另一端；所述电容c1的另一端通过所述电感l1连接所述电池的负极；所述电容c2与所述电容c1并联；所述电阻r4的一端与所述电容c2的一端连接；所述电阻r4的另一端与所述中央处理器连接；所述电容c2的另一端与所述中央处理器连接。

可选的，所述电流检测电路包括依次设置的检测电阻rs、tvs管d2、电容c3、电流放大单元和过流保护单元；所述检测电阻rs串接在所述电池的负极和所述负载r1之间；所述tvs管d2、所述电容c3分别与所述检测电阻rs并联；所述tvs管d2的负极与所述电池的负极连接；所述电流放大单元与所述电容c3连接；所述过流保护单元与所述电流放大单元连接。

可选的，所述电流放大单元包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器a1；所述电阻r5的一端连接所述电池的负极；所述电阻r5的另一端连接所述运算放大器a1的反相输入端；所述电阻r6的一端连接所述运算放大器a1的反相输入端，所述电阻r6的另一端连接所述运算放大器a1的输出端；所述运算放大器a1的输出端与所述中央处理器连接；所述电阻r7的一端连接所述tvs管d2的正极，所述电阻r7的另一端连接所述运算放大器a1的正相输入端；所述电阻r8的一端连接所述运算放大器a1的正相输入端，所述电阻r8的另一端接地。

可选的，所述过流保护单元包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、运算放大器a2、电阻r13和mos场效应管q1；所述电阻r9的一端连接所述运算放大器a1的输出端；所述电阻r9的另一端连接所述运算放大器a2的正相输入端；所述电阻r10的一端连接所述运算放大器a2的正相输入端，所述电阻r10的另一端接地；所述电容c4与所述电阻r10并联；所述电阻r11的一端连接+4v电源，所述电阻r11的另一端连接所述运算放大器a2的反相输入端；所述电阻r12的一端连接所述运算放大器a2的反相输入端，所述电阻r12的另一端接地；所述运算放大器a2的输出端连接所述mos场效应管q1的栅极；所述mos场效应管q1的漏极与所述tvs管d2的正极连接；所述电阻r13的一端连接所述mos场效应管q1的源极，所述电阻r13的另一端连接所述mos场效应管q1的栅极。

可选的，所述温度检测电路包括温度传感器t1、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8和高精度运算放大器icl7650；所述温度传感器t1串接在所述mos场效应管q1的源极和所述电阻r1之间；所述电阻r14的一端连接所述mos场效应管q1的源极，所述电阻r14的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的4号引脚；所述电阻r15的一端连接所述高精度运算放大器icl7650的4号引脚，所述电阻r15的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚；所述电容c5与所述电阻r15并联；所述高精度运算放大器icl7650的11号引脚连接+12v电源；所述高精度运算放大器icl7650的3号引脚和6号引脚接地；所述电阻r16的一端连接所述温度传感器t1，所述电阻r16的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的5号引脚；所述高精度运算放大器icl7650的7号引脚连接-12v电源；所述电容c6跨接在所述高精度运算放大器icl7650的1号引脚和8号引脚之间；所述电容c7跨接在所述高精度运算放大器icl7650的2号引脚和8号引脚之间；所述电容c8的一端连接所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚，所述电容c8的另一端接地；所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚与所述中央处理器连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种电池参数检测系统，所述电池参数检测系统包括电池工作电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、中央处理器、通信模块、显示模块和电源模块，所述电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路的输入端分别与电池工作电路连接，分别用于采集所述电池的电压、电流、温度参数。通过在所述电压检测电路中设置限流保护，在所述电流检测电路中设置过压保护和过流保护，提高了系统的可靠性，延长了使用寿命。将采集到的电压、电流、温度信号进行分压、滤波、放大处理后发送至中央处理器，提高了参数采集精度。此外本发明电池参数检测系统整体结构简单，检测速度快，采用的各元件廉价易得，极大降低了系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电池参数检测系统的结构示意图；

图2为本发明提供的电池参数检测系统的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电池参数检测系统，以解决传统电池参数检测方法或装置结构复杂、成本高、可靠性低、检测速度慢、使用寿命短的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的电池参数检测系统的结构示意图。参见图1，本发明提供的所述电池参数检测系统包括电池工作电路101、电压检测电路102、电流检测电路103、温度检测电路104、中央处理器105、通信模块106、显示模块107和电源模块108。

所述电压检测电路102、所述电流检测电路103、所述温度检测电路104的输入端分别与所述电池工作电路101连接，分别用于采集所述电池的电压、电流、温度参数。所述电压检测电路102、所述电流检测电路103、所述温度检测电路104的输出端分别与所述中央处理器105连接，用于将采集的所述电压、电流、温度参数发送至所述中央处理器105进行处理。所述通信模块106与所述中央处理器105连接，用于将采集的所述电压、电流、温度参数发送至远程分析处理平台。所述显示模块107与所述中央处理器105连接，用于显示采集的所述电压、电流、温度参数。所述电源模块108分别与所述电压检测电路102、所述电流检测电路103、所述温度检测电路104、所述中央处理器105、所述通信模块106和所述显示模块107连接，用于为各模块供电。

图2为本发明提供的电池参数检测系统的电路原理图。参见图2，所述电池工作电路101包括顺序串联的电池bat1、防反接二极管d1和负载r1。所述防反接二极管d1的正极与所述电池bat1的正极bat+连接；所述防反接二极管d1的负极连接所述负载r1的一端；所述负载r1的另一端连接所述电池bat1的负极bat-。所述防反接二极管d1用于电池的防反接保护，当待检测电池极性接反时，所述防反接二极管d1无法导通，从而起到防反接保护作用。

参见图2，所述电压检测电路102包括依次设置的限流保护单元、分压单元、低通滤波单元和高通滤波单元。其中，所述限流保护单元包括自恢复保险管f1，所述自恢复保险管f1设置在所述电压检测电路102的最前端，对检测电路起到限流保护作用。所述分压单元至少包括电阻r2和电阻r3，也可以包括多于两个的分压电阻，通过所述电阻r2和电阻r3按分压方式来检测电池的电压。通过电阻r2和电阻r3的阻值可以确定分压比，所述中央处理器可以根据分压比和采集的电压参数计算出所述电池的实时电压。为保证检测精度，电阻r2和电阻r3均采用+0.5％高精度电阻。

所述低通滤波单元包括电感l1和电容c1，采用lc滤波方式进行低通滤波。所述高通滤波单元包括电容c2和电阻r4，采用rc滤波方式进行高通滤波。为了避免电阻r4对测量的电压参数的影响，电阻c4的阻值要远小于电阻r2和电阻r3的阻值。优选的，所述电阻r2的阻值为10kω，电阻r3的阻值为20kω，电阻r3的阻值为100ω。

所述自恢复保险管f1的一端与所述电池的正极连接；所述自恢复保险管f1的另一端连接所述电阻r2的一端；所述所述电阻r2的另一端连接所述电阻r3的一端；所述电阻r3的另一端连接所述电池的负极；所述电容c1的一端连接所述电阻r2的另一端；所述电容c1的另一端通过所述电感l1连接所述电池的负极；所述电容c2与所述电容c1并联；所述电阻r4的一端与所述电容c2的一端连接；所述电阻r4的另一端与所述中央处理器连接；所述电容c2的另一端与所述中央处理器连接。所述中央处理器可以为单片机、dsp等微处理器。所述电阻r4以及所述电容c2与所述中央处理器的连接方式非常简单，由于电压检测电路102采集的是电压的模拟信号，因此只需将所述电阻r4以及所述电容c2与所述中央处理器的任意一路a/d接口进行连接即可。

参见图2，所述电流检测电路103包括依次设置的检测电阻rs、tvs管d2、电容c3、电流放大单元和过流保护单元。所述检测电阻rs采用精度为+0.1％的精密电阻。所述检测电阻rs串接在所述电池的负极和所述负载r1之间，作为电流检测传感器使用。所述tvs管d2、所述电容c3分别与所述检测电阻rs并联；所述tvs管d2的负极与所述电池的负极连接。所述tvs管(transientvoltagesuppressor，瞬变电压抑制二极管)d2限压18v，用于所述电流检测电路103的过压保护。所述电流放大单元与所述电容c3连接；所述过流保护单元与所述电流放大单元连接。

具体的，所述电流放大单元包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器a1。为了保证电流的检测精度和抗干扰性能，将检测到的电流信号采用差分放大器进行放大。本发明中，采用运算放大器a1和电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8构成差分放大器，实现电流信号的放大。所述电阻r5的一端连接所述电池的负极；所述电阻r5的另一端连接所述运算放大器a1的反相输入端；所述电阻r6的一端连接所述运算放大器a1的反相输入端，所述电阻r6的另一端连接所述运算放大器a1的输出端；所述运算放大器a1的输出端与所述中央处理器连接。所述电阻r7的一端连接所述tvs管d2的正极，所述电阻r7的另一端连接所述运算放大器a1的正相输入端；所述电阻r8的一端连接所述运算放大器a1的正相输入端，所述电阻r8的另一端接地。由于电流检测电路102采集的是电流的模拟信号，因此将所述运算放大器a1的输出端与所述中央处理器的任意一路a/d接口进行连接。

通常电池工作电路因过载或短路等原因造成的过电流保护要求能够快速响应，因此本发明通过在电流检测电路103中设置过流保护单元，来实现快速的过电流保护。具体的，所述过流保护单元包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、运算放大器a2、电阻r13和mos场效应管q1。所述电阻r9的一端连接所述运算放大器a1的输出端；所述电阻r9的另一端连接所述运算放大器a2的正相输入端；所述电阻r10的一端连接所述运算放大器a2的正相输入端，所述电阻r10的另一端接地；所述电容c4与所述电阻r10并联；所述电阻r11的一端连接+4v电源，所述电阻r11的另一端连接所述运算放大器a2的反相输入端；所述电阻r12的一端连接所述运算放大器a2的反相输入端，所述电阻r12的另一端接地；所述运算放大器a2的输出端连接所述mos场效应管q1的栅极；所述mos场效应管q1的漏极与所述tvs管d2的正极连接；所述电阻r13的一端连接所述mos场效应管q1的源极，所述电阻r13的另一端连接所述mos场效应管q1的栅极。所述mos场效应管q1为p沟道mos(metaloxidesemiconductor，金属-氧化物-半导体)场效应管。

所述电流放大单元输出的电流信号经过电阻r9和电阻r10分压及电容c4滤波后，输入至所述运算放大器a2的正相输入端，与反相输入端的参考电压进行比较。所述参考电压的值通过电阻r11和r12进行设置。当所述运算放大器a2的正相输入端电压大于参考电压时，所述运算放大器a2输出高电平至所述mos场效应管q1的栅极，控制电池工作电路中的所述mos场效应管q1关断，从而断开电池工作电路起到过流保护作用。由于本发明过流保护单元采用纯硬件实现，因此响应速度更快。

参见图2，所述温度检测电路104包括温度传感器t1、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8和高精度运算放大器icl7650。所述温度传感器t1串接在所述mos场效应管q1的源极和所述电阻r1之间。所述电阻r14的一端连接所述mos场效应管q1的源极，所述电阻r14的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的4号引脚；所述高精度运算放大器icl7650的4号引脚为正相输入端。所述电阻r15的一端连接所述高精度运算放大器icl7650的4号引脚，所述电阻r15的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚；所述电容c5与所述电阻r15并联；所述高精度运算放大器icl7650的11号引脚连接+12v电源；所述高精度运算放大器icl7650的3号引脚和6号引脚接地；所述电阻r16的一端连接所述温度传感器t1，所述电阻r16的另一端连接所述高精度运算放大器icl7650的5号引脚；所述高精度运算放大器icl7650的5号引脚为反相输入端。所述高精度运算放大器icl7650的7号引脚连接-12v电源；所述电容c6跨接在所述高精度运算放大器icl7650的1号引脚和8号引脚之间；所述电容c7跨接在所述高精度运算放大器icl7650的2号引脚和8号引脚之间；所述电容c8的一端连接所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚，所述电容c8的另一端接地；所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚与所述中央处理器连接。所述高精度运算放大器icl7650的10号引脚为输出引脚，由于所述高精度运算放大器icl7650直接输出温度数字信号，因此无需进行a/d转换，直接将所述高精度运算放大器icl7650的输出端与所述中央处理器的任意一路spi接口(serialperipheralinterface，串行外设接口)进行连接即可。

本发明温度检测电路104采用的icl7650是一款精度极高的运放，它在25℃下的失调电压典型值是0.7μv，在25℃下的失调电压典型值是2mv，icl7650的输入阻抗也非常高，输入偏置电流仅4pa(典型值)～10pa(最大值)。因此icl7650可以用来处理放大非常微弱的信号并能够确保高精度的结果，提高了本发明温度参数的检测精度。

本发明提供的电池参数检测系统通过在所述电压检测电路102中设置限流保护，在所述电流检测电路103中设置过压保护和过流保护，提高了系统的可靠性，延长了装置使用寿命。将采集到的电压、电流、温度信号进行分压、滤波、放大处理后发送至中央处理器，提高了参数采集精度。此外本发明电池参数检测系统整体结构简单，检测速度快，采用的各元件廉价易得，极大降低了系统成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。