CN103063905A - 一种单体电池电压隔离检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单体电池电压隔离检测系统，包括有隔离变压器、MOS管开关电路、整流滤波电路、采样电阻电路、以及单片机。本发明的目的是单片机通过控制MOS管开关电路实现隔离变压器的初级绕组与电池两端连通形成回路，其根据需要进行电压检测的连接控制过程，不检测时MOS管开关电路断开，从而减小了电池与检测电路常连通导致能量的消耗，然后，电压信号传输给次级绕组后依次通过整流滤波电路和采样电阻电路，把电压模拟信号输出给单片机进行模数转换后计算出电池两端的真实电压值。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种单体电池电压隔离检测系统。
[背景技术]
检测串联电池组的单体电池电压，由于各单体电池浮地连接，需要进行隔离方式送入检测单元进行检测。目前常用的隔离检测方式是采用光耦隔离检测，但是由于电池电压的检测误差不能太大，因此要采用高线性度的光耦才能够准确检测单体电池电压。高线性度的光耦价格比较高，不利于批量生产时使用。
因此，有必要解决如上问题。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种单体电池电压隔离检测系统，单片机通过MOS管开关电路驱动控制隔离变压器的初级绕组与电池两端连通形成回路，可根据情况进行电压检测的连接控制过程，减小了电池能量的消耗，然后通过电压信号依次整流滤波电路和采样电阻电路后，把电压模拟信号输出给单片机进行模数转换后计算出电池两端的真实电压值。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种单体电池电压隔离检测系统，包括有用于电压隔离采样检测的隔离变压器T1和用于控制隔离变压器T1初级绕组与电池两端连接形成回路以便于向次级绕组传送电压信号的MOS管开关电路2，所述隔离变压器T1次级绕组输出端顺次连接有整流滤波电路3、采样电阻电路4、以及用于对采样电阻电路4输出的模拟电压进行模数转换并计算出电池两端电压值的单片机5，所述MOS管开关电路2控制信号输入端与单片机5连接，所述隔离变压器T1初级绕组两端还并联有尖峰吸收电路11。
所述尖峰吸收电路11包括有电阻R1、电容C1和二极管D1，所述电阻R1一端与电容C1一端相连接后与隔离变压器T1初级绕组一端连接，电阻R1另一端与电容C1另一端相连接后与二极管D1负极连接，二极管D1正极与隔离变压器T1初级绕组另一端连接。
所述MOS管开关电路2包括有电阻R2、电阻R3、稳压管D3、以及用于控制隔离变压器T1初级绕组与电池两端连接形成回路的MOS开关管Q1，所述稳压管D3正极、电阻R3一端、MOS开关管Q1源极相连接后与单体电池一极连接，所述稳压管D3负极、电阻R3另一端与电阻R2一端、MOS开关管Q1栅极连接，所述电阻R2另一端作为开关驱动电路2控制信号输入端与单片机5连接，所述MOS开关管Q1漏极与隔离变压器T1初级绕组一端连接。
所述整流滤波电路3包括有与隔离变压器T1次级绕组正向输出端串联连接的整流二极管D2，所述整流二极管D2负极与隔离变压器T1次级绕组负向输出端之间并联连接有滤波电容C2。
所述采样电阻电路4包括有电阻R4和电阻R5，所述电阻R4和电阻R5串联连接后与整流滤波电路3两输出端并联连接，电阻R4和电阻R5的公共连接点作为采样电阻电路4模拟电压信号输出端与单片机5模数转换输入端连接。
本发明的有益效果是：
1、单片机通过控制MOS管开关电路实现隔离变压器的初级绕组与电池两端连通形成回路，其根据需要进行电压检测的连接控制过程，不检测时MOS管开关电路断开，从而减小了电池与检测电路常连通导致能量的消耗，然后，电压信号传输给次级绕组后依次通过整流滤波电路和采样电阻电路，把电压模拟信号输出给单片机进行模数转换后计算出电池两端的真实电压值。
2、本系统实现容易，误差可校正，隔离变压器变比、整流滤波电路、采样电阻电路的各元器件参数已知，可以得出实际单体电池电压U1和采样电阻电路采样点电压U2的关系，有U1=A*U2+B，其中A为关系曲线斜率，B为偏移量，实际中关于U1、U2的二项式可以通过两次或以上的实际电压测量值确定A、B的值，然后固化在单片机的程序中，这样的校正，可以大大提高了电压检测的精度。
3、本系统的隔离检测功能不影响单体电池的正常工作，单体电池的实际运行也不影响本电压检测的准确性，有利于实际的运用。
[附图说明]
图1是本发明的结构原理图
图2是本发明的电路图。
[具体实施方式]
下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
如图1所示，一种单体电池电压隔离检测系统，包括有用于电压隔离采样检测的隔离变压器T1和用于控制隔离变压器T1初级绕组与电池两端连接形成回路以便于向次级绕组传送电压信号的MOS管开关电路2，所述隔离变压器T1次级绕组输出端顺次连接有整流滤波电路3、采样电阻电路4、以及用于对采样电阻电路4输出的模拟电压进行模数转换并计算出电池两端电压值的单片机5，所述MOS管开关电路2控制信号输入端与单片机5连接，所述隔离变压器T1初级绕组两端还并联有尖峰吸收电路11。
如上所述，单片机5通过控制MOS管开关电路2实现隔离变压器T1的初级绕组与电池两端连通形成回路，其根据需要进行电压检测的连接控制过程，不检测时MOS管开关电路2断开，从而减小了电池与检测电路常连通导致能量的消耗，然后，电压信号传输给次级绕组后依次通过整流滤波电路3和采样电阻电路4，把电压模拟信号输出给单片机5进行模数转换后计算出电池两端的真实电压值。
如图2所示，在本实施例中，所述尖峰吸收电路11包括有电阻R1、电容C1和二极管D1，所述电阻R1一端与电容C1一端相连接后与隔离变压器T1初级绕组一端连接，电阻R1另一端与电容C1另一端相连接后与二极管D1负极连接，二极管D1正极与隔离变压器T1初级绕组另一端连接，通过尖峰吸收电路11吸收初级线圈的尖峰脉冲。
所述MOS管开关电路2包括有电阻R2、电阻R3、稳压管D3、以及用于控制隔离变压器T1初级绕组与电池两端连接形成回路的MOS开关管Q1，所述稳压管D3正极、电阻R3一端、MOS开关管Q1源极相连接后与单体电池一极连接，所述稳压管D3负极、电阻R3另一端与电阻R2一端、MOS开关管Q1栅极连接，所述电阻R2另一端作为开关驱动电路2控制信号输入端与单片机5连接，所述MOS开关管Q1漏极与隔离变压器T1初级绕组一端连接。
如上所述，单片机5输出脉冲控制信号控制MOS管开关电路2上MOS开关管Q1的导通，从而控制隔离变压器T1初级绕组与电池两端连接形成回路，其根据需要进行电压检测的连接控制过程，减小了电池与检测电路常连通导致能量的消耗，通过隔离变压器T1次级绕组采样到电压信号。
所述整流滤波电路3包括有与隔离变压器T1次级绕组正向输出端串联连接的整流二极管D2，所述整流二极管D2负极与隔离变压器T1次级绕组负向输出端之间并联连接有滤波电容C2。
所述采样电阻电路4包括有电阻R4和电阻R5，所述电阻R4和电阻R5串联连接后与整流滤波电路3两输出端并联连接，电阻R4和电阻R5的公共连接点作为采样电阻电路4模拟电压信号输出端与单片机5模数转换输入端连接。
如上所述，连接到两个串联的采样电阻上，单片机5采集采样电阻上的电压，进行AD转换后运算出输入点的电压，而实际单体电池电压U1和采样电阻电路4采样点电压U2之间的函数U1=A*U2+B，A、B可以通过实际测量得出，其中A为关系曲线斜率，B为偏移量，上述关于U1、U2的二项式可以通过两次或以上实际电压测量值确定A、B的值，设A＝kD，其中D为控制MOS开关管PWM的占空比，而k与隔离变压器T1变比以及电阻R4和电阻R5的阻值有关，而B与MOS开关管Q1及次级的整流二极管D2的分压有关，如此通过较正，从而得出单体电池两端的实际电压。
如上所述，本案保护的是一种单体电池电压隔离检测系统，单片机5通过MOS管开关电路2驱动控制隔离变压器T1的初级绕组与电池两端连通形成回路，可根据情况进行电压检测的连接控制过程，减小了电池能量的消耗，然后通过电压信号依次整流滤波电路3和采样电阻电路4后，把电压模拟信号输出给单片机5进行模数转换后计算出电池两端的真实电压值。一切与本案结构相同或是本案具体实施例电路的等同变换都应示为落入本案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种单体电池电压隔离检测系统，其特征在于包括有用于电压隔离采样检测的隔离变压器（T1）和用于控制隔离变压器（T1）初级绕组与电池两端连接形成回路以便于向次级绕组传送电压信号的MOS管开关电路（2），所述隔离变压器（T1）次级绕组输出端顺次连接有整流滤波电路（3）、采样电阻电路（4）、以及用于对采样电阻电路（4）输出的模拟电压进行模数转换并计算出电池两端电压值的单片机（5），所述MOS管开关电路（2）控制信号输入端与单片机（5）连接，所述隔离变压器（T1）初级绕组两端还并联有尖峰吸收电路（11）。
2.根据权利要求1所述的一种单体电池电压隔离检测系统，其特征在于所述尖峰吸收电路（11）包括有电阻R1、电容C1和二极管D1，所述电阻R1一端与电容C1一端相连接后与隔离变压器（T1）初级绕组一端连接，电阻R1另一端与电容C1另一端相连接后与二极管D1负极连接，二极管D1正极与隔离变压器（T1）初级绕组另一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种单体电池电压隔离检测系统，其特征在于所述MOS管开关电路（2）包括有电阻R2、电阻R3、稳压管D3、以及用于控制隔离变压器（T1）初级绕组与电池两端连接形成回路的MOS开关管Q1，所述稳压管D3极、电阻R3一端、MOS开关管Q1源极相连接后与单体电池一极连接，所述稳压管D3负极、电阻R3另一端与电阻R2一端、MOS开关管Q1栅极连接，所述电阻R2另一端作为开关驱动电路（2）控制信号输入端与单片机（5）连接，所述MOS开关管Q1漏极与隔离变压器（T1）初级绕组一端连接。
4.根据权利要求1所述的一种单体电池电压隔离检测系统，其特征在于所述整流滤波电路（3）包括有与隔离变压器（T1）次级绕组正向输出端串联连接的整流二极管D2，所述整流二极管D2负极与隔离变压器（T1）次级绕组负向输出端之间并联连接有滤波电容C2。
5.根据权利要求1所述的一种单体电池电压隔离检测系统，其特征在于所述采样电阻电路（4）包括有电阻R4和电阻R5，所述电阻R4和电阻R5串联连接后与整流滤波电路（3）两输出端并联连接，电阻R4和电阻R5的公共连接点作为采样电阻电路（4）模拟电压信号输出端与单片机（5）模数转换输入端连接。
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