CN104749523A

CN104749523A - 对锂电池组的电气特性进行采集的装置

Info

Publication number: CN104749523A
Application number: CN201310728469.2A
Authority: CN
Inventors: 宋起柱; 李吉; 陆国栋; 吴佳春; 常山
Original assignee: STATE RADIO MONITORING CENTER TESTING CENTER; RADIOSKY RADIO EQUIPMENT TESTING (BEIJING) CO Ltd
Current assignee: STATE RADIO MONITORING CENTER TESTING CENTER; RADIOSKY RADIO EQUIPMENT TESTING (BEIJING) CO Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明提供了一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置。该装置主要包括：电压采集电路和电压隔离电路，电压采集电路通过开关阵列的控制时序，将锂电池组中的每个单体锂电池依次通过开关阵列和电压测量电路连接，将采集的电压信号传输给电压隔离电路。电压隔离电路给每个单体锂电池设置一个对应的指定接口，对各个单体锂电池的电压信号进行隔离，将隔离后的各个单体锂电池的电压信号通过各个单体锂电池对应的指定接口输出。本发明通过将多个继电器芯片构成开关阵列，通过将多个单体锂电池的信号轮流接入到一个共用的电压采集电路中，不需要为每个单体锂电池分别设立采样电路，降低了整个锂电池组的电气特性采集系统的复杂度和成本。

Description

对锂电池组的电气特性进行采集的装置

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，尤其涉及一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置。

背景技术

目前，锂电池的应用领域越来越广泛，各种仪器设备都应用到锂电池的供电，对于锂电池的管理问题愈发重要。在锂电池的实际管理过程中，对锂电池的电气特性进行采集是非常重要的环节。

将多个锂电池串联连接在一起，可以组成锂电池组，锂电池组中的各个单体锂电池不共地。现有技术中的一种对锂电池组中的单体锂电池进行电气特性采集的方法为：为锂电池组中的每一只单体锂电池匹配一个需要隔离的AD（模数）采样电路，通过每个AD采样电路分别采集对应的单体锂电池的电气特性。

上述现有技术中的对锂电池组中的单体锂电池进行电气特性采集的方法的缺点为：由于需要为每一只单体锂电池匹配一个需要隔离的AD采样电路，整个锂电池组的电气特性采集系统的电路复杂而浪费，成本较高。

发明内容

本发明的实施例提供了一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置，以降低个锂电池组的电气特性采集系统的电路复杂度。

本发明提供了如下方案：

一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置，包括：

电压采集电路，用于包括通过电路连接的电压测量电路和开关阵列，通过所述开关阵列的控制时序，将锂电池组中的每个单体锂电池依次通过所述开关阵列和所述电压测量电路连接，所述电压测量电路采集和其连接的单体锂电池的电压信号，将所述电压信号传输给电压隔离电路；

电压隔离电路，用于包括多个接口，给每个单体锂电池设置一个对应的指定接口，对所述电压采集电路传输过来的各个单体锂电池的电压信号进行隔离，将隔离后的各个单体锂电池的电压信号通过各个单体锂电池对应的指定接口输出。

所述开关阵列包括多个继电器芯片，每个继电器芯片分别和锂电池组中的单体锂电池唯一对应，将每个继电器芯片中的两个受控开关分别与对应的单体锂电池的正负极连接，每个单体锂电池依次通过对应的继电器芯片中的受控开关和所述电压测量电路连接。

所述电压测量电路每次连接一个单体锂电池，采集一个单体锂电池的电压信号。

所述的装置还包括：

电流采样电路，用于通过电路和所述电压隔离电路连接，包括电压测量电路和分流器电阻，该分流器电阻设置在锂电池组的充放电电流回路中，在对所述锂电池组进行充放电的过程中，所述电压测量电路采集所述分流器电阻的电压信号，将所述电压信号传输给所述电压隔离电路。

所述的装置还包括：

充电控制电路，用于通过电路和所述电流采样电路、电压隔离电路连接，通过继电器控制锂电池组的充放电和功率输出。

所述的电压隔离电路还包括：第一隔离电源和第二隔离电源，所述第一隔离电源用于对隔离前的电压信号所在的电路进行供电，所述第二隔离电源用于对隔离后的电压信号所在的电路进行供电。

所述的电流采样电路还包括：第三隔离电源，用于对所述电流采样电路进行供电。

将三级管的集电极与所述充电控制电路中的继电器的线包串联一起，通过控制所述三级管的通断来驱动所述充电控制电路中的继电器。

所述的充电控制电路中的继电器中集成了一个和触点开关连接的常开触点，当所述常开触点按下，所述触点开关接通，所述充电控制电路开始对所述锂电池组进行充电操作；当所述常开触点弹起，所述触点开关断开，所述充电控制电路结束对所述锂电池组的充电操作。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将多个继电器芯片构成开关阵列，每个继电器芯片分别和锂电池组中的单体锂电池唯一对应，通过控制和切换与对应单体锂电池连接的继电器芯片，将多个单体锂电池的信号轮流接入到一个共用的电压采集电路中，不需要为每个单体锂电池分别设立采样电路，从而大为降低了整个锂电池组的电气特性采集系统的的复杂度和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置的实现原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置的结构示意图，图中，电压采集电路21、电压隔离电路22、电流采样电路23和充电控制电路24；

图3为本发明实施例提供的一种继电器芯片AQW212的部分实现结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电压隔离电路的部分实现结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电流采样电路的部分实现结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种充电控制电路的部分实现结构示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置，该装置的实现原理示意图如图1所示，采用硬件电路设计组合形式，完成对锂电池组的电压的隔离与电压、电流的采集工作，该装置的结构示意图如图2所示，包括：电压采集电路21、电压隔离电路22、电流采样电路23和充电控制电路24。

电压采集电路21，包括通过电路连接的电压测量电路和开关阵列，为AD采样电路。用于通过所述开关阵列的控制时序，将锂电池组中的每个单体锂电池依次通过所述开关阵列和所述电压测量电路连接，所述电压测量电路采集和其连接的单体锂电池的电压信号，将所述电压信号传输给电压隔离电路。

电压隔离电路22，用于包括多个接口，给每个单体锂电池设置一个对应的指定接口，对所述电压采集电路传输过来的各个单体锂电池的电压信号进行隔离，将隔离后的各个单体锂电池的电压信号通过各个单体锂电池对应的指定接口输出。所述的电压隔离电路还包括：第一隔离电源和第二隔离电源，所述第一隔离电源用于对隔离前的电压信号所在的电路进行供电，所述第二隔离电源用于对隔离后的电压信号所在的电路进行供电。

电流采样电路23，通过电路和所述电压隔离电路连接，包括电压测量电路和分流器电阻，该分流器电阻设置在锂电池组的充放电电流回路中，在对所述锂电池组进行充放电的过程中，所述电压测量电路采集所述分流器电阻的电压信号，将所述电压信号传输给所述电压隔离电路。所述的电流采样电路还包括：第三隔离电源，用于对所述电流采样电路进行供电。

充电控制电路24，通过电路和所述电流采样电路、电压隔离电路连接，用于通过继电器控制锂电池组的充放电和功率输出。

该实施例提供的一种继电器芯片AQW212的部分实现结构示意图如图3所示，在实际应用中，可以利用上述继电器芯片AQW212构成开关阵列，每片AQW212包含两个受控的开关，每支单体电池的正负极分别与对应的一片AQW212内部的两个受控开关连接，通过开关阵列的控制时序，将各个单体锂电池的电压信号轮流切换到电压测量电路。

该实施例提供的一种电压隔离电路22的部分实现结构示意图如图4所示，在图4中，使用BB公司生产的隔离芯片ISO124U将被测量的单体锂电池的电压信号隔离，隔离后的电压信号通过指定接口进入控制板的AD采样接口。隔离前和隔离后的电压信号所在的电路分别使用两块MORNSUN公司生产A0515S-1W隔离电源供电。

本发明实施例提供的一种电流采样电路23的部分实现结构示意图如图5所示，在图5中，在充放电电流回路中，串联分流器电阻，用于测量充放电电流，分流器电阻上的电压代表充放电电流的大小。I=U/R，其中I表示流经分流器电阻的充放电电流，U表示分流器电阻的电压，R表示分流器电阻的阻值；分流器电阻上的电压通过Avago公司生产的隔离芯片HCPL_7840隔离，隔离后的电压通过接口进入控制板的AD采样接口。隔离前使用一块MORNSUN公司生产IB0505LS-W25隔离电源供电，隔离后电路由控制电路板提供的+5V电源供电。

本发明实施例提供的一种充电控制电路24的部分实现结构示意图如图6所示，在图6中，采用两只OMRON公司生产的继电器G68-1174P-US/24V分别用于控制充电和功率输出，每只继电器内部集成了一个8A的常开触点。将三级管9014的集电极与继电器的线包串联一起，通过控制三级管9014的通断来驱动继电器；采用三只LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为充电指示（绿色）、故障指示（红色）和电源指示（红色）；采用一只不带锁触点开关作为整机单键开关机控制，采用一片TOSHIBA公司生产的隔离芯片TL121检测触点开关的接触状态，触点按下（ON）表示开关机动作起始，触点弹起（OFF）表示开关机动作终止。

综上所述，本发明实施例通过将多个继电器芯片构成开关阵列，每个继电器芯片分别和锂电池组中的单体锂电池唯一对应，通过控制和切换与对应单体锂电池连接的继电器芯片，将多个单体锂电池的信号轮流接入到一个共用的电压采集电路中，不需要为每个单体锂电池分别设立采样电路，从而大为降低了整个锂电池组的电气特性采集系统的的复杂度和成本。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述开关阵列包括多个继电器芯片，每个继电器芯片分别和锂电池组中的单体锂电池唯一对应，将每个继电器芯片中的两个受控开关分别与对应的单体锂电池的正负极连接，每个单体锂电池依次通过对应的继电器芯片中的受控开关和所述电压测量电路连接。

3.根据权利要求1所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述电压测量电路每次连接一个单体锂电池，采集一个单体锂电池的电压信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述的装置还包括：

5.根据权利要求4所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述的装置还包括：

6.根据权利要求4所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述的电压隔离电路还包括：第一隔离电源和第二隔离电源，所述第一隔离电源用于对隔离前的电压信号所在的电路进行供电，所述第二隔离电源用于对隔离后的电压信号所在的电路进行供电。

7.根据权利要求4所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述的电流采样电路还包括：第三隔离电源，用于对所述电流采样电路进行供电。

8.根据权利要求5所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，将三级管的集电极与所述充电控制电路中的继电器的线包串联一起，通过控制所述三级管的通断来驱动所述充电控制电路中的继电器。

9.根据权利要求8所述的对锂电池组的电气特性进行采集的装置，其特征在于，所述的充电控制电路中的继电器中集成了一个和触点开关连接的常开触点，当所述常开触点按下，所述触点开关接通，所述充电控制电路开始对所述锂电池组进行充电操作；当所述常开触点弹起，所述触点开关断开，所述充电控制电路结束对所述锂电池组的充电操作。