CN101078749A - 一种动力电池源的测试系统 - Google Patents

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Abstract

一种动力电池源的测试系统,它涉及的是电池源的测试技术领域。它是为解决现有技术对动力电池的工作电流测量和对电池的能量SOC的测量计算上存在较大的误差,其误差在±10%以上,而导致单节电池过压或欠压而损坏的问题。它的显示电路(3)、CAN收发器(4)分别连接微处理器芯片(2)上,多个电压均衡检测电路(12)、电流传感器(13)通过多个多选一模拟开关电路(1)连接在微处理器芯片(2)上,声光报警器(6)通过反馈模块电路(5)连接在微处理器芯片(2)上。本发明能对动力电池源的工作电流和电池的能量SOC进行精确的测量,其测量的电流范围达-200A~+200A,其测量电池的能量SOC的精度能达到±4%,并具有结构简单、易于维护的优点。

Description

一种动力电池源的测试系统
技术领域
本发明涉及的是电池源的测量技术领域。
背景技术
动力电池组指的是能提供强大动力的电池组。它适用于混合动力汽车、电动汽车、便携式电台、移动数据基站等。动力电池组一般是由多节电池串联而成。多节电池串联后,在使用中会出现各电池放电不均衡现象,具体表现为有的电池的能量SOC(State of Charge,简称SOC,即电池电量)会比其他电池低,如果继续放电,则在电池组总电压还没有降到保护电压时,会出现某些单节电池的电压已经降到了这节电池的下限,如果再继续放电就会出现此节电池的永久损坏。但现有技术对动力电池的工作电流测量和对电池的能量SOC的测量计算上存在较大的误差,其误差在±10%以上,而导致单节电池过压或欠压而损坏。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术对动力电池的工作电流测量和对电池的能量SOC的测量计算上存在较大的误差,其误差在±10%以上,而导致单节电池过压或欠压而损坏的问题。而提出一种动力电池源的测试系统。
本发明由多个多选一模拟开关电路1、微处理器芯片2、显示电路3、CAN收发器4、反馈模块电路5、声光报警器6、显示当前电池电压按键7、显示当前电池电流按键8、显示当前电池SOC按键9、显示当前工作温度按键10、显示工作状态是否正常按键11、多个电压均衡检测电路12、电流传感器13组成;
每个多选一模拟开关电路1的使能控制输入端都分别连接在微处理器芯片2的每个使能控制输出端;每个多选一模拟开关电路1的选择信号输入端都连接在微处理器芯片2的选择信号输出端上,每个多选一模拟开关电路1的模拟信号输出端都连接在微处理器芯片2的A/D转换输入端上,显示电路3的显示数据输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片2的显示数据输出总线端和显示控制信号输出端,CAN收发器4的数据输出输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片2的CAN通信数据输出输入总线端和CAN控制信号输出端,CAN收发器4的CAN总线端口连接CAN总线,反馈模块电路5的数据输出输入总线端连接微处理器芯片2的外部控制数据输出输入总线端,反馈模块电路5的一个外部控制信号输出端连接声光报警器6的控制信号输入端,显示当前电池电压按键7的一端、显示当前电池电流按键8的一端、显示当前电池SOC按键9的一端、显示当前工作温度按键10的一端、显示工作状态是否正常按键11的一端都分别连接微处理器芯片2的五个控制信号输入端,显示当前电池电压按键7的另一端、显示当前电池电流按键8的另一端、显示当前电池SOC按键9的另一端、显示当前工作温度按键10的另一端、显示工作状态是否正常按键11的另一端都接地,每个电压均衡检测电路12的两个电压信号输出端都分别连接在相对应的多选一模拟开关电路1的相应输入端上,每个电压均衡检测电路12的三个输入端分别连接电池组14中相邻两节电池的三端,电流传感器13与电池组14串联连接,电流传感器13的检测电流信号输出端连接多选一模拟开关电路1的相应输入端。
工作原理:微处理器芯片2通过对多个多选一模拟开关电路1的选通,来读取相应的电压均衡检测电路12检测出的电池源中单节电池的电压信号,同时也读取电流传感器13采集的电池源的电流信号,进行综合逻辑运算处理,发出控制及声光报警指令,通过反馈模块电路5控制声光报警器6工作,通过显示当前电池电压按键7、显示当前电池电流按键8、显示当前电池SOC按键9、显示当前工作温度按键10、显示工作状态是否正常按键11在显示电路3中显示出相应的数据。
本发明能对动力电池源的工作电流和电池的能量SOC进行精确的测量,其测量的电流范围达-200A~+200A,其测量电池的能量SOC的精度能达到±4%,并具有结构简单、易于维护优点。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本具体实施方式由多个多选一模拟开关电路1、微处理器芯片2、显示电路3、CAN收发器4、反馈模块电路5、声光报警器6、显示当前电池电压按键7、显示当前电池电流按键8、显示当前电池SOC按键9、显示当前工作温度按键10、显示工作状态是否正常按键11、多个电压均衡检测电路12、电流传感器13组成;
每个多选一模拟开关电路1的使能控制输入端都分别连接在微处理器芯片2的每个使能控制输出端;每个多选一模拟开关电路1的选择信号输入端都连接在微处理器芯片2的选择信号输出端上,每个多选一模拟开关电路1的模拟信号输出端都连接在微处理器芯片2的A/D转换输入端上,显示电路3的显示数据输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片2的显示数据输出总线端和显示控制信号输出端,CAN收发器4的数据输出输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片2的CAN通信数据输出输入总线端和CAN控制信号输出端,CAN收发器4的CAN总线端口连接CAN总线,反馈模块电路5的数据输出输入总线端连接微处理器芯片2的外部控制数据输出输入总线端,反馈模块电路5的一个外部控制信号输出端连接声光报警器6的控制信号输入端,显示当前电池电压按键7的一端、显示当前电池电流按键8的一端、显示当前电池SOC按键9的一端、显示当前工作温度按键10的一端、显示工作状态是否正常按键11的一端都分别连接微处理器芯片2的五个控制信号输入端,显示当前电池电压按键7的另一端、显示当前电池电流按键8的另一端、显示当前电池SOC按键9的另一端、显示当前工作温度按键10的另一端、显示工作状态是否正常按键11的另一端都接地,每个电压均衡检测电路12的两个电压信号输出端都分别连接在相对应的多选一模拟开关电路1的相应输入端上,每个电压均衡检测电路12的三个输入端分别连接电池组14中相邻两节电池的三端,电流传感器13与电池组14串联连接,电流传感器13的检测电流信号输出端连接多选一模拟开关电路1的相应输入端。
所述电压均衡检测电路12由电阻R1、电阻R2、继电器T1、继电器T2、运算放大器U1、反向器U2、第一电压测量电路12-1、第二电压测量电路12-2组成;电阻R1的一端连接第一电压测量电路12-1的一个输入端并连接电池组14中相应单个电池的一端,电阻R1的另一端连接继电器T1的静触点,继电器T1的动触点、电阻R2的一端、第一电压测量电路12-1的另一个输入端连接第二电压测量电路12-2的一个输入端并连接电池组14中相邻两节电池中一节电池的一端,电阻R2的另一端连接继电器T2的静触点,继电器T2的动触点连接第二电压测量电路12-2的另一个输入端并接电池组14中相邻两节电池中另一节电池的一端,第一电压测量电路12-1的输出端连接运算放大器U1的同向输入端并连接多选一模拟开关电路1的相应输入端上,第二电压测量电路12-2的输出端连接运算放大器U1的反向输入端并连接多选一模拟开关电路1的相应输入端上,继电器T1的控制输入端、运算放大器U1的输出端连接反向器U2的输入端,反向器U2的输出端连接继电器T2的控制输入端;
所述第一电压测量电路12-1由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、运算放大器U3、运算放大器U4组成;电阻R3的一端连接电阻R1的一端,电阻R3的另一端、电阻R4的一端连接运算放大器U3的同向输入端,电阻R4的另一端连接电阻R7的一端并接Vref端,电阻R7的另一端、电阻R9的一端连接运算放大器U4的反向输入端,电阻R9的另一端连接运算放大器U4的输出端并接运算放大器U1的同向输入端,电阻R5的一端连接电阻R2的一端,电阻R5的另一端、电阻R6的一端连接运算放大器U3的反向输入端,电阻R6的另一端、电阻R8的一端连接运算放大器U3的输出端,电阻R8的另一端、电阻R10的一端连接运算放大器U4的同向输入端,电阻R10的另一端接地;第二电压测量电路12-2的组成和连接关系与第一电压测量电路12-1的组成和连接关系相同。Vref端为参考电压。
多选一模拟开关电路1选用的型号为ADG706(16选一),微处理器芯片2选用的型号为MC68HC08GZ32,显示电路3选用的型号为TRULYM12864-1B4,CAN收发器4选用的型号为MC33388,电流传感器13选用的型号为ACS754SCB-200,继电器T1、继电器T2选用的型号都为JGC-8F,运算放大器U1选用的型号为LM339,运算放大器U3、运算放大器U4选用的型号都为LM324。
本系统将采集到的动力电池源的数据(如:各个单体电池电压、系统电流、工作温度等)进行分析处理。根据分析处理结果刷新LCD显示,实时提供动力电池源的工作参数。并且当动力电池源电压过高(超过上阈值)或过低(低于下阈值)时,自动发出声光报警,并产生控制信号控制动力电池源切断回路。此外,系统提供6个功能按键,当按下按键时系统将进行相应动作,它们分别为:系统复位、错误检测、LCD显示温度、LCD显示电压、LCD显示电流、LCD显示SOC。另外系统提供CAN总线接口,具有CAN收发器,并在MCU内部内置CAN控制器,可以接收其他节点发来的信号进行相应的操作。通过电压测量电路测出各个电池Bi电压Ui,将相邻的电压Ui和Ui+1输入到电压比较器进行比较,这样若Ui>Ui+1,说明Bi电池电压偏高,此时电压比较器输出低电平,继电器i导通,对电池Bi放电,使电压降低到和相邻电池电压一致;反之,若Ui<Ui+1,则继电器i+1导通,对电池Bi+1放电。这样,通过均衡电路即可以实现电池组电池单体之间的动态一致。由于电池的不均衡现象是逐渐累计出现的,如果出现不均衡现象时,能量差很小,因此均衡电路不是总在工作,只是当能量差累计到一定程度才工作,当能量差减小到允许范围后,均衡电路停止工作。

Claims (2)

1、一种动力电池源的测试系统,其特征在于它由多个多选一模拟开关电路(1)、微处理器芯片(2)、显示电路(3)、CAN收发器(4)、反馈模块电路(5)、声光报警器(6)、显示当前电池电压按键(7)、显示当前电池电流按键(8)、显示当前电池SOC按键(9)、显示当前工作温度按键(10)、显示工作状态是否正常按键(11)、多个电压均衡检测电路(12)、电流传感器(13)组成;
每个多选一模拟开关电路(1)的使能控制输入端都分别连接在微处理器芯片(2)的每个使能控制输出端;每个多选一模拟开关电路(1)的选择信号输入端都连接在微处理器芯片(2)的选择信号输出端上,每个多选一模拟开关电路(1)的模拟信号输出端都连接在微处理器芯片(2)的A/D转换输入端上,显示电路(3)的显示数据输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片(2)的显示数据输出总线端和显示控制信号输出端,CAN收发器(4)的数据输出输入总线端和控制信号输入端分别连接微处理器芯片(2)的CAN通信数据输出输入总线端和CAN控制信号输出端,CAN收发器(4)的CAN总线端口连接CAN总线,反馈模块电路(5)的数据输出输入总线端连接微处理器芯片(2)的外部控制数据输出输入总线端,反馈模块电路(5)的一个外部控制信号输出端连接声光报警器(6)的控制信号输入端,显示当前电池电压按键(7)的一端、显示当前电池电流按键(8)的一端、显示当前电池SOC按键(9)的一端、显示当前工作温度按键(10)的一端、显示工作状态是否正常按键(11)的一端都分别连接微处理器芯片(2)的五个控制信号输入端,显示当前电池电压按键(7)的另一端、显示当前电池电流按键(8)的另一端、显示当前电池SOC按键(9)的另一端、显示当前工作温度按键(10)的另一端、显示工作状态是否正常按键(11)的另一端都接地,每个电压均衡检测电路(12)的两个电压信号输出端都分别连接在相对应的多选一模拟开关电路(1)的相应输入端上,每个电压均衡检测电路(12)的三个输入端分别连接电池组(14)中相邻两节电池的三端,电流传感器(13)与电池组(14)串联连接,电流传感器(13)的检测电流信号输出端连接多选一模拟开关电路(1)的相应输入端。
2、根据权利要求1所述的一种动力电池源的测试系统,其特征在于所述电压均衡检测电路(12)由电阻R1、电阻R2、继电器T1、继电器T2、运算放大器U1、反向器U2、第一电压测量电路(12-1)、第二电压测量电路(12-2)组成;
电阻R1的一端连接第一电压测量电路(12-1)的一个输入端并连接电池组(14)中相应单个电池的一端,电阻R1的另一端连接继电器T1的静触点,继电器T1的动触点、电阻R2的一端、第一电压测量电路(12-1)的另一个输入端连接第二电压测量电路(12-2)的一个输入端并连接电池组(14)中相邻两节电池中一节电池的一端,电阻R2的另一端连接继电器T2的静触点,继电器T2的动触点连接第二电压测量电路(12-2)的另一个输入端并接电池组(14)中相邻两节电池中另一节电池的一端,第一电压测量电路(12-1)的输出端连接运算放大器U1的同向输入端并连接多选一模拟开关电路(1)的相应输入端上,第二电压测量电路(12-2)的输出端连接运算放大器U1的反向输入端并连接多选一模拟开关电路(1)的相应输入端上,继电器T1的控制输入端、运算放大器U1的输出端连接反向器U2的输入端,反向器U2的输出端连接继电器T2的控制输入端;所述第一电压测量电路(12-1)由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、运算放大器U3、运算放大器U4组成;电阻R3的一端连接电阻R1的一端,电阻R3的另一端、电阻R4的一端连接运算放大器U3的同向输入端,电阻R4的另一端连接电阻R7的一端,电阻R7的另一端、电阻R9的一端连接运算放大器U4的反向输入端,电阻R9的另一端连接运算放大器U4的输出端并接运算放大器U1的同向输入端,电阻R5的一端连接电阻R2的一端,电阻R5的另一端、电阻R6的一端连接运算放大器U3的反向输入端,电阻R6的另一端、电阻R8的一端连接运算放大器U3的输出端,电阻R8的另一端、电阻R10的一端连接运算放大器U4的同向输入端,电阻R10的另一端接地。
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