CN104242392A - 一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置，包括多个监测及均衡单元、一数模采集芯片以及一中央处理器；每一监测及均衡单元分别对应与一蓄电池单体相连，还与数模采集芯片及中央处理器相连，且数模采集芯片还与中央处理器相连。每一蓄电池单体电压信号都经相连的监测及均衡单元传输至数模采集芯片进行计算，并完成信号模数转换后至中央处理器计算出整组蓄电池平均电压，根据每一蓄电池单体电压与整组蓄电池平均电压的比较结果，输出不同控制信号至相应的监测及均衡单元，实现控制与之相连蓄电池单体的工作状态。实施本发明，结合了蓄电池电压监测和电压均衡功能，延长了蓄电池单体及整组的使用寿命，确保变电站后备直流电源的可靠性。

Description

一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置

技术领域

本发明涉及电力系统变电站站用电系统技术领域和蓄电池技术领域，尤其涉及一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置。

背景技术

蓄电池是变电站唯一的储备能源，是变电站交流电源失压时用以支撑站内关键设备运行的后备保障。

在变电站蓄电池的现行管理方式中：一方面，蓄电池的电压等重要参数主要依赖日常巡视、年度检查等人工手段进行检查记录，这种传统方式的缺点在于：依赖大量的人力工时支撑，又不能确保在蓄电池参数越限时及时发出告警，一旦运维人员未能及时获知蓄电池内部开路，将导致变电站交流电源失压时蓄电池无法供电的巨大风险。

另一方面，目前变电站蓄电池普遍存在电压偏差度超标及电压不均衡等现象。蓄电池电压不均衡，其缺点在于：一、电压过高的蓄电池长期处于过度充电状态，从而导致蓄电池失水、鼓胀，电压过低者则长期欠充，从而导致蓄电池硫化、结晶，最终由于蓄电池单体电压不均衡，使得整组蓄电池寿命缩短而退出运行；二、除去蓄电池本身的危害，还可能因蓄电池鼓胀，导致引发火灾、全站直流失压，甚至主变烧毁等恶劣情况。因此，采取措施降低所辖范围的蓄电池偏差度，使得蓄电池电压回复均衡，延长其使用寿命，以保障变电站后备直流电源的可靠性，十分必要。                                                    

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置，结合了实时在线监测蓄电池电压数据和均衡蓄电池电压功能，从而延长了蓄电池单体及整组的使用寿命，确保变电站后备直流电源的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置，其与相互串联形成一个或多个蓄电池组的每一蓄电池单体均相连，包括多个监测及均衡单元、一数模采集芯片以及一中央处理器；其中，

每一监测及均衡单元分别对应与一蓄电池单体相连，还与所述数模采集芯片及所述中央处理器相连，用于检测相连蓄电池单体的电压信号，并将所述检测到的电压信号输出给所述数模采集芯片，以及接收所述中央处理器输出的控制信号，并根据所述接收到的控制信号来控制所述相连蓄电池单体的工作状态；其中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述工作状态包括充电状态、放电状态和正常状态；

所述数模采集芯片还与所述中央处理器相连，用于获取所述每一监测及均衡单元输出的蓄电池单体的电压信号，并将所述获取的每一蓄电池单体的电压信号转变成对应的数字信号输出给所述中央处理器；

所述中央处理器，用于统计所述每一蓄电池单体对应数字信号的电平值，且计算出每一蓄电池单体所属蓄电池组的平均电平值，将所述统计的每一蓄电池单体对应数字信号的电平值分别与其所属蓄电池组的平均电平值进行比较，并根据比较结果输出所述控制信号给对应的监测及均衡单元。

其中，所述监测及均衡单元包括与同一蓄电池单体相连的监测模块、放电模块以及充电模块，其中，所述监测模块还与所述数模采集芯片相连，所述放电模块还与负载及所述中央处理器相连，所述充电模块还与内置充电电源及所述中央处理器相连。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为低电平信号且输出的所述第二控制信号为高电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述放电模块为当前工作模块，并控制所述高于平均电平值的蓄电池单体进入所述放电状态下放电。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为高电平信号且输出的所述第二控制信号为低电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述充电模块为当前工作模块，并控制所述低于平均电平值的蓄电池单体进入所述充电状态下充电。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号及所述第二控制信号均为高电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述监测模块为当前工作模块，保持所述正常状态下继续监测所述与平均电平值相等的蓄电池单体。

其中，所述监测模块包括第一光耦继电器和第二光耦继电器；其中，所述第一光耦继电器包括第一发光二极管和第一常开触点；所述第一发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的Bn+引脚相连；第一常开触点的一端与所述相连蓄电池单体的正极，另一端与所述数模采集芯片的正极相连；所述第二光耦继电器包括第二发光二极管和第二常开触点；所述第二发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的Bn-引脚相连；第二常开触点的一端与所述相连蓄电池单体的负极相连，另一端与所述数模采集芯片的负极相连；其中，n为正整数；所述VCC引脚用于所述中央处理器输出内部工作电压信号，所述内部工作电压信号为高电平信号；所述Bn+引脚和Bn-引脚均用于所述中央处理器输出低电平信号；

所述放电模块包括第三光耦继电器和第四光耦继电器；其中，所述第三光耦继电器包括第三发光二极管和第三常开触点；所述第三发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH-引脚相连；第三常开触点的一端与所述数模采集芯片的正极，另一端与所述负载的一端相连；所述第四光耦继电器包括第四发光二极管和第四常开触点；所述第四发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH-引脚相连；第三常开触点的一端与所述数模采集芯片的负极，另一端与所述负载的另一端相连；其中，所述JH-引脚用于所述中央处理器输出所述第一控制信号；

所述充电模块包括第五光耦继电器和第六光耦继电器；其中，所述第五光耦继电器包括第五发光二极管和第五常开触点；所述第五发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH+引脚相连；第五常开触点的一端与所述数模采集芯片的正极，另一端与所述内置充电电源的一端相连；所述第六光耦继电器包括第六发光二极管和第六常开触点；所述第六发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH+引脚相连；第六常开触点的一端与所述数模采集芯片的负极，另一端与所述内置充电电源的另一端相连；其中，所述JH+引脚用于所述中央处理器输出所述第二控制信号。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为低电平信号且输出的所述第二控制信号为高电平信号，则所述第一光耦继电器、第二光耦继电器、第三光耦继电器及第四光耦继电器均导通，所述第五光耦继电器和第六光耦继电器均断开，控制所述高于平均电平值的蓄电池单体进入所述放电状态下放电。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为高电平信号且输出的所述第二控制信号为低电平信号，则所述第一光耦继电器、第二光耦继电器、第五光耦继电器及第六光耦继电器均导通，所述第三光耦继电器和第四光耦继电器均断开，控制所述低于平均电平值的蓄电池单体进入所述充电状态下充电。

其中，当一蓄电池单体的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号及所述第二控制信号均为高电平信号，则所述第一光耦继电器和第二光耦继电器均导通，所述第三光耦继电器、第四光耦继电器、第五光耦继电器及第六光耦继电器均断开，保持所述正常状态下继续监测所述与平均电平值相等的蓄电池单体。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于监测及均衡单元集成电压监测与电压均衡于一体，区别于单一的电压监测或电压均衡，装置结合了实时在线监测蓄电池电压数据和均衡蓄电池电压的功能，其功能更加丰富，并且不增加占地空间或接线数量；

2、在本发明实施例中，由于针对每一个蓄电池单体，均有一个监测及均衡单元对应安装，该监测及均衡单元体积小，便于分散式安装在蓄电池单体上，无须将许多蓄电池单体电池电压信号线引入在线监测主机，从而大幅度降低系统安装调试或维护的工作量；

3、在本发明实施例中，由于监测及均衡单元利用光耦继电器实现电压采集与均衡。相比于传统的采集回路，光耦继电器的反应时间更快捷，可实现实时在线无间断的采集功能，且寿命长、缺陷少、更易于长时间使用。

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，下面将对实施例或现有技术描述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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的用于监测及均衡蓄电池电压的装置的一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于监测及均衡蓄电池电压的装置的又一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于监测及均衡蓄电池电压的装置的应用场景示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置，其与相互串联形成一个或多个蓄电池组的每一蓄电池单体4均相连，包括多个监测及均衡单元1、一数模采集芯片2以及一中央处理器3；其中，

每一监测及均衡单元1分别对应与一蓄电池单体4相连，还与数模采集芯片2及中央处理器3相连，用于检测相连蓄电池单体4的电压信号，并将检测到的电压信号输出给数模采集芯片2，以及接收中央处理器3输出的控制信号，并根据接收到的控制信号来控制相连蓄电池单体的工作状态；其中，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，工作状态包括充电状态、放电状态和正常状态；

数模采集芯片2还与中央处理器3通过RS485方式相连，用于获取每一监测及均衡单元1输出的蓄电池单体4的电压信号，并将获取的每一蓄电池单体4的电压信号转变成对应的数字信号输出给中央处理器3；

中央处理器3，用于统计每一蓄电池单体4对应数字信号的电平值，且计算出每一蓄电池单体4所属蓄电池组的平均电平值，将所统计的每一蓄电池单体4对应数字信号的电平值分别与其所属蓄电池组的平均电平值进行比较，并根据比较结果输出控制信号给对应的监测及均衡单元1。

本发明实施例中，针对每一个蓄电池单体4，均有一个监测及均衡单元1对应安装，该监测及均衡单元1体积小，便于分散式安装在蓄电池单体4上，无须将许多蓄电池单体4电池电压信号线引入在线监测主机，从而大幅度降低系统安装调试或维护的工作量。

由于监测及均衡单元3集成电压监测和电压均衡于一体，因此该监测及均衡单元3包括与同一蓄电池单体4相连的监测模块11、放电模块12以及充电模块13，其中，监测模块11还与数模采集芯片2相连，放电模块12还与负载5及中央处理器2相连，充电模块13还与内置充电电源6及中央处理器3相连。可以理解的是，与放电模块12的负载在于分压从而起到蓄电池单体4放电的效果，内置充电电源6在于给蓄电池单体4提供充电电压。

监测模块11所检测到的蓄电池单体4的电压信号进入中央处理器3进行分析处理后，会对蓄电池单体4的三种工作状态产生对应的三种方式来实现：

第一种方式为放电状态的实现，当一蓄电池单体4的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号为低电平信号且输出的第二控制信号为高电平信号，则监测及均衡单元1确定放电模块12为当前工作模块，并控制高于平均电平值的蓄电池单体4进入放电状态下放电；

第二种方式为放电状态的实现，当一蓄电池单体的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号为高电平信号且输出的第二控制信号为低电平信号，则监测及均衡单元1确定充电模块13为当前工作模块，并控制低于平均电平值的蓄电池单体4进入充电状态下充电；

第三种方式为正常状态的实现，当一蓄电池单体的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号及第二控制信号均为高电平信号，则监测及均衡单元1确定监测模块11为当前工作模块，保持正常状态下继续监测与平均电平值相等的蓄电池单体4。

如图2所示，为了实现实时在线无间断的采集功能，反应时间更快捷，且寿命长、缺陷少、更易于长时间使用，监测及均衡单元3中的监测模块11、放电模块12以及充电模块13均采用双路光耦继电器。

（1）监测模块11包括第一光耦继电器A和第二光耦继电器B；其中，

第一光耦继电器A包括第一发光二极管A1和第一常开触点A2；第一发光二极管A1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的Bn+引脚相连；第一常开触点A2的一端与相连蓄电池单体4的正极（+），另一端与数模采集芯片2的正极（+）相连；

第二光耦继电器包括第二发光二极管B1和第二常开触点B2；第二发光二极管B1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的Bn-引脚相连；第二常开触点B2的一端与相连蓄电池单体4的负极（-）相连，另一端与数模采集芯片2的负极（-）相连；

其中，n为正整数； VCC引脚用于中央处理器3输出内部工作电压信号，内部工作电压信号为高电平信号；所述Bn+引脚和Bn-引脚均用于中央处理器3输出低电平信号。

应当说明的是，为了能够实时采集每一蓄电池单体4的电压信号，其Bn+引脚和Bn-引脚所提供的信号的电平必须为低于VCC引脚提供的信号电平，即一直为低电平信号。

同时，应当说明的是，每一蓄电池单体4都对应安装一监测及均衡单元1，监测及均衡单元1所采集的电压信号也将不同，从而针对每一蓄电池单体4，需要监测模块11与中央处理器3所相连的Bn+引脚和Bn-引脚不相同。作为一个例子，一蓄电池单体a₁对应与监测模块相连的中央处理器的引脚为（B1+、B1-），另一蓄电池单体a₂对应与监测模块相连的中央处理器的引脚为（B2+、B2-），依次类推，得到第n个蓄电池单体a_n对应与监测模块相连的中央处理器的引脚为（Bn+、Bn-）。

（2）放电模块12包括第三光耦继电器J和第四光耦继电器K；其中，

第三光耦继电器J包括第三发光二极管J1和第三常开触点J2；第三发光二极管J1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的JH-引脚相连；第三常开触点J2的一端与数模采集芯片2的正极（+），另一端与负载5的一端相连；

第四光耦继电器K包括第四发光二极管K1和第四常开触点K2；第四发光二极管K1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的JH-引脚相连；第三常开触点K2的一端与数模采集芯片2的负极（-），另一端与负载5的另一端相连；其中，JH-引脚用于中央处理器3输出第一控制信号；

（3）充电模块13包括第五光耦继电器L和第六光耦继电器M；其中，

第五光耦继电器L包括第五发光二极管L1和第五常开触点L2；第五发光二极管L1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的JH+引脚相连；第五常开触点L2的一端与数模采集芯片2的正极（+），另一端与内置充电电源6的一端相连；

第六光耦继电器M包括第六发光二极管M1和第六常开触点M2；第六发光二极管M1的正极（+）与中央处理器3的VCC引脚相连，负极（-）与中央处理器3的JH+引脚相连；第六常开触点M2的一端与数模采集芯片2的负极（-），另一端与内置充电电源6的另一端相连；其中，JH+引脚用于中央处理器3输出第二控制信号。

因此，也存在有实现蓄电池单体4的三种工作状态的方式：

第一种方式为放电状态的实现，当一蓄电池单体4的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号为低电平信号且输出的第二控制信号为高电平信号，则第一光耦继电器A、第二光耦继电器B、第三光耦继电器J及第四光耦继电器K均导通，第五光耦继电器L和第六光耦继电器M均断开，控制高于平均电平值的蓄电池单体4进入放电状态下放电；

第二种方式为充电状态的实现，当一蓄电池单体4的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号为高电平信号且输出的第二控制信号为低电平信号，则第一光耦继电器A、第二光耦继电器B、第五光耦继电器L及第六光耦继电器M均导通，第三光耦继电器J和第四光耦继电器K均断开，控制低于平均电平值的蓄电池单体4进入充电状态下充电。

第二种方式为正常状态的实现，当一蓄电池单体4的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，中央处理器3输出的第一控制信号及第二控制信号均为高电平信号，则第一光耦继电器A和第二光耦继电器B均导通，第三光耦继电器J、第四光耦继电器K、第五光耦继电器L及第六光耦继电器M均断开，保持正常状态下继续监测与平均电平值相等的蓄电池单体4。

应当说明的是，任一光耦继电器的导通是因其所包括的发光二极管工作发光，使得其所包括的常开触点闭合而实现；同理，任一光耦继电器的断开是因为其所包括的发光二极管不工作，使得其所包括的常开触点断开而实现。

作为一个例子，仅针对一个蓄电池单体安装本发明实施例提供的用于监测及均衡蓄电池电压的装置，如图3所示，对该装置应用场景进一步说明：

图中，监测及均衡单元包括双路光耦继电器I（型号AQW214）形成的监测模块，双路光耦继电器II（型号AQW214）形成的放电模块，双路光耦继电器III（型号AQW214）形成的充电模块，其中，双路光耦继电器I包括光耦继电器A和光耦继电器B；芯片AD7705为数模采集芯片；CPU单元为中央处理器；LOAD为负载；POWER为内置充电电源；

（一）监测模块的结构及连接关系如下：

（1）双路光耦继电器I中光耦继电器A的端子1和光耦继电器B的端子3引接至CPU电源接口以获得工作电源VCC，光耦继电器A的端子2和光耦继电器B的端子4分别引接至CPU输出接口Bn+、Bn-处，光耦继电器A的端子7和光耦继电器B的端子5分别引接至AD采集芯片AD7705的正极、负极输入端，光耦继电器A的端子8和光耦继电器B的端子6分别引接至蓄电池单体正极、负极处。

（2）光耦继电器A和B，其触点均为常开状态；光耦继电器A输入端引接至端子1、2，输出端引接至端子7、8；光耦继电器B输入端引接至端子3、4，输出端引接至端子5、6；

电压监测的工作原理为：光耦继电器A、B通过输入端的电压信号使得发光二极管发出光线，输出端受光体接收光信号后常开触电闭合，即端子7与端子8连通，端子6与端子5连通，蓄电池单体与AD采集芯片形成回路，从而将蓄电池的单体电压信号传输至AD采集芯片进行计算，AD采集芯片接收蓄电池单体电压信号，完成电压信号模数转换后上送所有电压信号至CPU单元，CPU单元完成整组蓄电池平均电压的计算，并完成蓄电池单体电压与整组蓄电池平均电压的比较，输出低电平控制信号至光耦继电器的端子2、4以控制电压监测及均衡功能的实现；

具体为，对于模块内的光耦继电器A，CPU单元输出低电平信号V0至模块的端子2，由于VCC大于V0，则发光二极管导通，并发出光线号，光耦继电器A输出端常开触点闭合，即端子7与8导通，蓄电池单体正极电位VN+通过端子7、8传输至AD采集芯片正极；

对于模块内的光耦继电器B，CPU单元输出低电平信号V0至模块的端子4，由于VCC大于V0，则发光二极管导通，并发出光线号，光耦继电器B输出端常开触点闭合，即端子6与5导通，蓄电池单体负极电位VN-通过端子6、5传输至AD采集芯片负极；

通过光耦继电器A、B的触点闭合，光耦继电器A、B与AD采集芯片形成回路，输入采集芯片的电压即为蓄电池单体电压VN+-VN-，每个蓄电池单体的电压采集程序耗时50-60ms。

（二）放电模块和放电模块组成的电压均衡电路的结构及连接关系如下：

（3）双路继电器II、III的端子1、3均引接至CPU电源接口以获得工作电源VCC，双路光耦继电器II的端子2、4引接至CPU单元的输出接口JH-以接收放电信号；双路光耦继电器III端子2、4引接至CPU单元的输出接口JH+以接收充电信号；

（4）双路光耦继电器II、III的端子8均引接至蓄电池单体正极处、端子6均引接至蓄电池单体负极处，双路光耦继电器II的端子7、5之间连接放电电阻LOAD的两端，双路光耦继电器III的端子7、5之间连接充电电源POWER的两端；

电压均衡的工作原理具体为：AD采集芯片在完成蓄电池电压采集后，上送所有电压信号至CPU单元，CPU计算出电池的平均电压，并与每个蓄电池单体电压比较；

若蓄电池单体电压Vn高于平均电压Va，CPU单元输出低电平信号VJH-至双路光耦继电器II的端子2和端子4，高电平信号VJH+至双路光耦继电器III的端子2和端子4；对于单体电压高于平均电压的蓄电池，工作电位VCC大于VJH-，双路光耦继电器II的输出端常开触点闭合，工作电位VCC小于VJH+，双路光耦继电器III的输出端常开触点断开，此时光耦继电器II上的端子7、8导通，端子6、5导通，蓄电池单体与模块内置电阻LOAD形成回路，蓄电池单体对电阻进行放电；当蓄电池单体电压Vn=平均电压Va时，CPU停止输出低电平信号VJH-并转变成输出高电平信号，则双路光耦继电器II和III的输出端常开触点均断开，恢复单一的在线电压监测模式；

若蓄电池单体电压Vn低于平均电压Va，CPU单元输出低电平信号VJH+至双路光耦继电器III的端子2和端子4，高电平信号VJH-至双路光耦继电器II的端子2和端子4；对于单体电压低于平均电压的蓄电池，工作电位VCC大于VJH+，双路光耦继电器III的输出端常开触点闭合，工作电位VCC小于VJH-，双路光耦继电器II的输出端常开触点断开，此时双路光耦继电器III的端子7、8导通，端子6、5导通，蓄电池单体与模块内置充电电源POWER形成回路，内置充电电源POWER对蓄电池单体进行充电，当蓄电池单体电压Vn=平均电压Va时，CPU停止输出低电平信号VJH+并转变成输出高电平信号，则双路光耦继电器II和III的输出端常开触点均断开，恢复单一的在线电压监测模式。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于监测及均衡单元集成电压监测与电压均衡于一体，区别于单一的电压监测或电压均衡，装置结合了实时在线监测蓄电池电压数据和均衡蓄电池电压的功能，其功能更加丰富，并且不增加占地空间或接线数量；

2、在本发明实施例中，由于针对每一个蓄电池单体，均有一个监测及均衡单元对应安装，该监测及均衡单元体积小，便于分散式安装在蓄电池单体上，无须将许多蓄电池单体电池电压信号线引入在线监测主机，从而大幅度降低系统安装调试或维护的工作量；

3、在本发明实施例中，由于监测及均衡单元利用光耦继电器实现电压采集与均衡。相比于传统的采集回路，光耦继电器的反应时间更快捷，可实现实时在线无间断的采集功能，且寿命长、缺陷少、更易于长时间使用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种用于监测及均衡蓄电池电压的装置，其与相互串联形成一个或多个蓄电池组的每一蓄电池单体均相连，其特征在于，包括多个监测及均衡单元、一数模采集芯片以及一中央处理器；其中，

每一监测及均衡单元分别对应与一蓄电池单体相连，还与所述数模采集芯片及所述中央处理器相连，用于检测相连蓄电池单体的电压信号，并将所述检测到的电压信号输出给所述数模采集芯片，以及接收所述中央处理器输出的控制信号，并根据所述接收到的控制信号来控制所述相连蓄电池单体的工作状态；其中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，所述工作状态包括充电状态、放电状态和正常状态；

所述数模采集芯片还与所述中央处理器相连，用于获取所述每一监测及均衡单元输出的蓄电池单体的电压信号，并将所述获取的每一蓄电池单体的电压信号转变成对应的数字信号输出给所述中央处理器；

所述中央处理器，用于统计所述每一蓄电池单体对应数字信号的电平值，且计算出每一蓄电池单体所属蓄电池组的平均电平值，将所述统计的每一蓄电池单体对应数字信号的电平值分别与其所属蓄电池组的平均电平值进行比较，并根据比较结果输出所述控制信号给对应的监测及均衡单元。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测及均衡单元包括与同一蓄电池单体相连的监测模块、放电模块以及充电模块，其中，所述监测模块还与所述数模采集芯片相连，所述放电模块还与负载及所述中央处理器相连，所述充电模块还与内置充电电源及所述中央处理器相连。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为低电平信号且输出的所述第二控制信号为高电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述放电模块为当前工作模块，并控制所述高于平均电平值的蓄电池单体进入所述放电状态下放电。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为高电平信号且输出的所述第二控制信号为低电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述充电模块为当前工作模块，并控制所述低于平均电平值的蓄电池单体进入所述充电状态下充电。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号及所述第二控制信号均为高电平信号，则所述监测及均衡单元确定所述监测模块为当前工作模块，保持所述正常状态下继续监测所述与平均电平值相等的蓄电池单体。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述监测模块包括第一光耦继电器和第二光耦继电器；其中，所述第一光耦继电器包括第一发光二极管和第一常开触点；所述第一发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的Bn+引脚相连；第一常开触点的一端与所述相连蓄电池单体的正极，另一端与所述数模采集芯片的正极相连；所述第二光耦继电器包括第二发光二极管和第二常开触点；所述第二发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的Bn-引脚相连；第二常开触点的一端与所述相连蓄电池单体的负极相连，另一端与所述数模采集芯片的负极相连；其中，n为正整数；所述VCC引脚用于所述中央处理器输出内部工作电压信号，所述内部工作电压信号为高电平信号；所述Bn+引脚和Bn-引脚均用于所述中央处理器输出低电平信号；

所述放电模块包括第三光耦继电器和第四光耦继电器；其中，所述第三光耦继电器包括第三发光二极管和第三常开触点；所述第三发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH-引脚相连；第三常开触点的一端与所述数模采集芯片的正极，另一端与所述负载的一端相连；所述第四光耦继电器包括第四发光二极管和第四常开触点；所述第四发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH-引脚相连；第三常开触点的一端与所述数模采集芯片的负极，另一端与所述负载的另一端相连；其中，所述JH-引脚用于所述中央处理器输出所述第一控制信号；

所述充电模块包括第五光耦继电器和第六光耦继电器；其中，所述第五光耦继电器包括第五发光二极管和第五常开触点；所述第五发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH+引脚相连；第五常开触点的一端与所述数模采集芯片的正极，另一端与所述内置充电电源的一端相连；所述第六光耦继电器包括第六发光二极管和第六常开触点；所述第六发光二极管的正极与所述中央处理器的VCC引脚相连，负极与所述中央处理器的JH+引脚相连；第六常开触点的一端与所述数模采集芯片的负极，另一端与所述内置充电电源的另一端相连；其中，所述JH+引脚用于所述中央处理器输出所述第二控制信号。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值高于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为低电平信号且输出的所述第二控制信号为高电平信号，则所述第一光耦继电器、第二光耦继电器、第三光耦继电器及第四光耦继电器均导通，所述第五光耦继电器和第六光耦继电器均断开，控制所述高于平均电平值的蓄电池单体进入所述放电状态下放电。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值低于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号为高电平信号且输出的所述第二控制信号为低电平信号，则所述第一光耦继电器、第二光耦继电器、第五光耦继电器及第六光耦继电器均导通，所述第三光耦继电器和第四光耦继电器均断开，控制所述低于平均电平值的蓄电池单体进入所述充电状态下充电。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一蓄电池单体的电压信号的电平值等于其所属蓄电池组的平均电平值时，所述中央处理器输出的所述第一控制信号及所述第二控制信号均为高电平信号，则所述第一光耦继电器和第二光耦继电器均导通，所述第三光耦继电器、第四光耦继电器、第五光耦继电器及第六光耦继电器均断开，保持所述正常状态下继续监测所述与平均电平值相等的蓄电池单体。