CN111929619A - 一种电池连接异常的检测电路及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池连接异常的检测电路及其检测方法，该电路包括第一电压采集单元、第二电压采集单元以及控制单元，其中，第一电压采集单元，用于采集充电变换器输出端的电压；第二电压采集单元，用于采集电池极柱的电压；控制单元，用于根据第一电压采集单元以及第二电压采集单元所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。本发明实现更加精准监测电池连接的情况，并实时上传电池连接的真实情况，避免交流停电时带来的损失。
Description
技术领域
本发明涉及电池，更具体地说是指一种电池连接异常的检测电路及其检测方法。
背景技术
铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸电池的充电方式一般有三段式充电和两段式充电，有均充和浮充、恒压充电和恒流充电，不管是哪一种充电方式，都对电池的连接正常与否有严格的监测要求。
电池放电时的电流较大，一般与负载等模块连接之间通常连接有接熔断器或者塑壳开关，若保险烧坏或者熔断器跳开或者熔断器损坏，也无法得知电池的真实情况，直流变电站中，电池一般是作为一种后备式电源使用，若不能够精准的了解电池是否正常连接，当交流真正失电时，会带来很大的损失，比如无法充电或者无法使用等问题。
因此，有必要设计一种新的电路，实现更加精准监测电池连接的情况，并实时上传电池连接的真实情况，避免交流停电时带来的损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电池连接异常的检测电路及其检测方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电池连接异常的检测电路，包括第一电压采集单元、第二电压采集单元以及控制单元，所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元分别与所述控制单元连接；其中，所述第一电压采集单元，用于采集充电变换器输出端的电压；所述第二电压采集单元，用于采集电池极柱的电压；所述控制单元，用于根据所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭所述充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
其进一步技术方案为：所述第一电压采集单元包括电压采集芯片U58A，所述电压采集芯片U58A通过接口J2与电池连接。
其进一步技术方案为：所述电压采集芯片U58A的同相输入端通过电阻R394与所述接口J2连接，所述电压采集芯片U58A的反相输入端通过电阻R397与所述接口J2连接；所述电压采集芯片U58A的输出端通过电阻R416与所述控制单元连接。
其进一步技术方案为：所述电阻R397并联有滤波子单元，所述滤波子单元包括滤波电阻R360以及滤波电容C312，所述滤波电阻R360以及滤波电容C312串联连接；所述电压采集芯片U58A的反向输入端通过反馈电阻R431与所述电压采集芯片U58A的输出端连接。
其进一步技术方案为：所述第二电压采集单元包括电压采集芯片U58B，所述电压采集芯片U58B通过所述接口J2与所述电池连接。
其进一步技术方案为：所述电压采集芯片U58B的同相输入端通过电阻R391与所述接口J2连接，所述电压采集芯片U58B的反相输入端通过电阻R398与所述接口J2连接；所述电压采集芯片U58B的输出端通过电阻R415与所述控制单元连接。
其进一步技术方案为：所述电压采集芯片U58B的反向输入端通过反馈电阻R432与所述电压采集芯片U58B的输出端连接。
其进一步技术方案为：所述控制单元包括主控芯片U46。
其进一步技术方案为：所述主控芯片U46的型号为TMS320F2801。
本发明还提供了一种电池连接异常的检测电路的检测方法，包括：
第一电压采集单元采集充电变换器输出端的电压；第二电压采集单元采集电池极柱的电压；控制单元根据所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭所述充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置第一电压采集单元以及第二电压采集单元，由第一电压采集单元采集充电变换器输出端的电压，第二电压采集单元采集电池极柱上的电压，借助有电流通过负载时，电池极柱上的电压与充电变换器的输出端之间存在导线压降该特点，控制单元利用这两个电压进行电池功率线与负载是否正常连接，还设置在关闭充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值该判定条件，避免浮充电时出现的误报，实现更加精准监测电池连接的情况，并实时上传电池连接的真实情况，避免交流停电时带来的损失。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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为本发明具体实施例提供的一种电池连接异常的检测电路的示意性框图；
图2为本发明具体实施例提供的第一电压采集单元的具体电路原理图；
图3为本发明具体实施例提供的第二电压采集单元的具体电路原理图；
图4为本发明具体实施例提供的控制单元的具体电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
如图1～4所示的具体实施例，本实施例提供的一种电池连接异常的检测电路，可以运用在直流变电站中，实时检测电池连接的情况，并将异常情况及时上传并提醒用户，避免交流停电时带来的损失。
请参阅图1，上述的一种电池连接异常的检测电路，包括第一电压采集单元10、第二电压采集单元20以及控制单元30，第一电压采集单元10以及第二电压采集单元20分别与控制单元30连接；其中，第一电压采集单元10，用于采集充电变换器输出端的电压；第二电压采集单元20，用于采集电池极柱的电压；控制单元30，用于根据第一电压采集单元10以及第二电压采集单元20所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
当有电流通过负载时，电池极柱上的电压与充电变换器的输出端之间存在导线压降，利用该特点，第一电压采集单元10采集充电变换器输出端的电压，第二电压采集单元20采集电池极柱上的电压，控制单元30利用这两个电压进行电池功率线与负载是否正常连接。
在本实施例中，第一电压采集单元10检测的是模块内部充电机也就是充电变换器的输出端，即给电池充电的端口，第二电压采集单元20检测的是电池极柱的电压，该电池可以是单节12V或者6节2V串联形成。
在本实施例中，判定为电池连接异常的条件：电池充电或放电电流<0.0025C；电池极柱电压与充电变换器输出端的电压的差值>200mV；满足这两个条件后，就关闭充电变换器，若电池极柱电压与充电变换器输出端的电压的差值<10V，正常连接的时候电压的差值几乎很小，充电变换器的输出电压不会小于10V。连续判断上述的三个条件若干次，则认为电池连接异常。
电池充电或放电电流<0.0025C、电池极柱电压与充电变换器输出端的电压的差值>200mV为常态条件，不管电池是在充电还是在放电阶段都成立；唯一容易引起误告警的是在浮充电阶段，会因为电池容量小，导致电流也小，检测的电压差有异常，容易产生误报；因此增加对关闭充电变换器的情况下，电池极柱电压与充电变换器输出端的电压的差值进行判断，这样在实际应用过程中没有发生过误报。能够更加精准的上传电池连接的真实情况，及时将异常情况上传并告诉用户，从而避免交流停电时带来的损失。
在本实施例中，控制单元30还连接有提示单元，该提示单元可以是终端或者声光提示器件，比如报警器以及提示灯等。以便于当出现电池连接异常时可及时提示用户进行处理。
在一实施例中，请参阅图2，第一电压采集单元10包括电压采集芯片U58A，电压采集芯片U58A通过接口J2与电池连接。借助电压采集芯片U58A采集来自充电变换器输出的电压，并上传至控制单元30进行分析处理。
具体地，请参阅图2，电压采集芯片U58A的同相输入端通过电阻R394与接口J2连接，电压采集芯片U58A的反相输入端通过电阻R397与接口J2连接；电压采集芯片U58A的输出端通过电阻R416与控制单元30连接。
在一实施例中，请参阅图2，上述的电阻R397并联有滤波子单元，滤波子单元包括滤波电阻R360以及滤波电容C312，滤波电阻R360以及滤波电容C312串联连接；电压采集芯片U58A的反向输入端通过反馈电阻R431与电压采集芯片U58A的输出端连接。
利用滤波子单元对从充电变换器输出的电压进行整流滤波后输入至电压采集芯片U58A后，上传至控制单元30。
在一实施例中，请参阅图3，上述的第二电压采集单元20包括电压采集芯片U58B，电压采集芯片U58B通过接口J2与电池连接。借助电压采集芯片U58B采集电池极柱的电压，并上传至控制单元30进行分析处理。
具体地，电压采集芯片U58B的同相输入端通过电阻R391与接口J2连接，电压采集芯片U58B的反相输入端通过电阻R398与接口J2连接；电压采集芯片U58B的输出端通过电阻R415与控制单元30连接。电压采集芯片U58B的反向输入端通过反馈电阻R432与电压采集芯片U58B的输出端连接。
在本实施例中，接口J2为信号端子。
具体地，上述的电压采集芯片U58A与接口J2连接，以便于借助接口J2采集模块内部充电机即充电交换器的输出端，也就是电压采集芯片U58A借助接口J2对给电池充电的端口进行电压采集。上述的电压采集芯片U58B与接口J2连接，以便于借助接口J2采集模块电池极柱的电压，电压采集芯片U58A以及电压采集芯片U58B采集对应的电压，控制单元30可以依据这两个采集的电压展开对电池连接是否存在异常的情况进行判断，确定充电交换器的输出端以及电池极柱这两个检测点，便可准确且快速分析出电池连接是否存在异常。
在一实施例中，请参阅图4，上述的控制单元30包括主控芯片U46。
具体地，主控芯片U46的型号为但不局限于TMS320F2801。
该主控芯片U46连接有供电单元，该供电单元通过去耦电容器U47、U44后输入至主控芯片U46，对其进行供电。
上述的主控芯片U46还连接有复位单元，该复位单元包括复位芯片U43，上述的去耦电容器U44还连接有低压差电压调节器U41，以将3.3V的电压调节至1.8V。另外，上述的主控芯片U46还连接有时钟芯片U40。
上述的主控芯片U46还连接有射频单元，该射频单元包括三极管Q36、Q37、Q38以及Q39，实现射频信号的发送和接收。上述的主控芯片U46还连接有接口J18。
上述的一种电池连接异常的检测电路，通过设置第一电压采集单元10以及第二电压采集单元20，由第一电压采集单元10采集充电变换器输出端的电压，第二电压采集单元20采集电池极柱上的电压，借助有电流通过负载时，电池极柱上的电压与充电变换器的输出端之间存在导线压降该特点，控制单元30利用这两个电压进行电池功率线与负载是否正常连接，还设置在关闭充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值该判定条件，避免浮充电时出现的误报，实现更加精准监测电池连接的情况，并实时上传电池连接的真实情况，避免交流停电时带来的损失。
在一实施例中，还提供了一种电池连接异常的检测电路的检测方法，包括：
第一电压采集单元10采集充电变换器输出端的电压；第二电压采集单元20采集电池极柱的电压；控制单元30根据第一电压采集单元10以及第二电压采集单元20所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
在本实施例中，第一设定值为0.0025C；第二设定值为200mV；第三设定值为10V，当然，可根据实际情况对上述三个设定值进行其他数值的设置。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述一种电池连接异常的检测电路的检测方法的具体实现过程，可以参考前述的一种电池连接异常的检测电路实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，包括第一电压采集单元、第二电压采集单元以及控制单元，所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元分别与所述控制单元连接；其中，所述第一电压采集单元，用于采集充电变换器输出端的电压；所述第二电压采集单元，用于采集电池极柱的电压；所述控制单元，用于根据所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭所述充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
2.根据权利要求1所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述第一电压采集单元包括电压采集芯片U58A，所述电压采集芯片U58A通过接口J2与电池连接。
3.根据权利要求2所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述电压采集芯片U58A的同相输入端通过电阻R394与所述接口J2连接，所述电压采集芯片U58A的反相输入端通过电阻R397与所述接口J2连接；所述电压采集芯片U58A的输出端通过电阻R416与所述控制单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述电阻R397并联有滤波子单元，所述滤波子单元包括滤波电阻R360以及滤波电容C312，所述滤波电阻R360以及滤波电容C312串联连接；所述电压采集芯片U58A的反向输入端通过反馈电阻R431与所述电压采集芯片U58A的输出端连接。
5.根据权利要求2所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述第二电压采集单元包括电压采集芯片U58B，所述电压采集芯片U58B通过所述接口J2与所述电池连接。
6.根据权利要求5所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述电压采集芯片U58B的同相输入端通过电阻R391与所述接口J2连接，所述电压采集芯片U58B的反相输入端通过电阻R398与所述接口J2连接；所述电压采集芯片U58B的输出端通过电阻R415与所述控制单元连接。
7.根据权利要求6所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述电压采集芯片U58B的反向输入端通过反馈电阻R432与所述电压采集芯片U58B的输出端连接。
8.根据权利要求1所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述控制单元包括主控芯片U46。
9.根据权利要求8所述的一种电池连接异常的检测电路，其特征在于，所述主控芯片U46的型号为TMS320F2801。
10.一种电池连接异常的检测电路的检测方法，其特征在于，包括：
第一电压采集单元采集充电变换器输出端的电压；第二电压采集单元采集电池极柱的电压；控制单元根据所述第一电压采集单元以及所述第二电压采集单元所采集的电压对电池连接情况进行分析，当电池充放电的电流小于第一设定值，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差大于第二设定值，且在关闭所述充电变换器时，电池极柱的电压以及充电变换器输出端的电压之差小于第三设定值时，电池处于连接异常状态。
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