CN114660355A - 一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，为电池组中每个串联的电池配置一个独立的电压采集模块；电压采集模块采用隔离电源供电，每个通道采用一个独立的单片机采集电池电压，将模拟量转换为数字量，再通过隔离的串口通讯电路，将电压采样值传送给主控板，主控板通过通讯线连接多个电压采集电路，读取到电池组中每个电池的电压值，解决电池串联充放电设备采集电池电压的问题。本发明的方法适合制作成模块化电路，可根据设备串联通道数的变化增减模块的数量；电路可靠性高，由于采取隔离电源供电，每个电池的电压采样参考点以各自电源地线为参考点，不存在高共模电压，采样电路简单。

Description

一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法
技术领域
本发明涉及电压采样技术领域，特别地是一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法。
背景技术
动力电池化成设备通常用一个恒流源对一组以串联方式连接的电池同时充放电，在充放电过程中，要实时采集串联回路每个电池电压，用常规采样方法难以处理存在高共模电压的单个电池电压采集，当检测到电压达到设定终止电压后控制停止充放。串联电池数量越多电池组的总电压越高，一般总电压会高达100～200V，现有的化成设备是用一个AD采集多个电池的电压，这样采集电池电压需要解决高共模电压的问题。采用电阻差分电路存在电压精度低的问题；而专用高共模运放也存在输入耐压限制，以及电路输入阻抗低导致累加的泄漏电流大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，采样电路以隔离电源独立供电，共模电压为0V,电压采样精度高；不存在高共模电压，电路可靠性高；电路输入阻抗高，电池自放电电流小，不影响电池测试；采样速度快，多个AD电路并行采集电池电压；容易扩展，可以根据电池通道数增加电压采样电路模块；适用范围广，可用于2～128只电池的串联测试。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，包括：为电池组中每个串联的电池配置一个独立的电压采集模块；所述电压采集模块用于采集电池电压，并将模拟量转换为数字量后，将电压采样值传送给主控板，主控板通过通讯线连接多个电压采集电路，读取到电池组中每个电池的电压值。
进一步地，每个电压采集模块均设有独立的AD电路；所述AD电路将电压采集值转换为数字量信号。
进一步地，每个电压采集模块均设有独立的单片机MCU电路；所述单片机MCU电路将电压数值读取回来，保存在MCU内部。
进一步地，每个电压采集模块均有独立的隔离通讯电路；所述隔离通讯电路通过通讯电路将电压采样数值传送给主控板。
进一步地，每个电压采集模块均有独立的电压差分电路；所述电压差分电路用于放大电池两端的电压信号。
进一步地，每个电压采集模块均有独立的隔离电源；所述隔离电源用于为所述电压采集模块供电。
进一步地，所述主控板通过串口电路读取到每个电池的电压，判断电池电压是否满足充放电终止条件，如果满足条件控制终止充放电。
本发明的有益效果：
本发明的采样电路以隔离电源独立供电，电压采样信号以隔离电源地线为参考地，共模电压为0V,不需要应对高共模电压，电压采样精度高；不存在高共模电压，采样电路输入电源低，电路可靠性高；电路输入阻抗高，电池自放电电流小，不影响电池测试；采样速度快，多个AD电路并行采集电池电压；容易扩展，可以根据电池通道数增加电压采样电路模块；适用范围广，可用于2～128只电池的串联测试。
附图说明
图1为本发明实施例的电路结构示意图。
附图中：1-电池；2-电压采集模块；3-通讯线；4-直流母线；5-开关电源；6-主控板；7-控制线；8-恒流源；9-电流线；2-1-电压差分电路；2-2-AD电路；2-3-单片机MCU电路；2-4-隔离电源。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，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，除非另有明确的限定。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。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示，一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，包括：为电池组中每个串联的电池1配置一个独立的电压采集模块2；所述电压采集模块2用于采集电池电压，并将模拟量转换为数字量后，将电压采样值传送给主控板6，主控板6通过通讯线连接多个电压采集电路，读取到电池组中每个电池的电压值。需要说明的是，电压采集模块2以隔离电源独立供电，电压采样信号以隔离电源地线为参考地，共模电压为0V,不需要应对高共模电压，电压采样精度高；不存在高共模电压，采样电路输入电源低，电路可靠性高；电路输入阻抗高，电池自放电电流小，不影响电池测试；采样速度快，多个AD电路并行采集电池电压；容易扩展，可以根据电池通道数增加电压采样电路模块；适用范围广，可用于2～128只电池的串联测试。
具体的，本实施例方案中，每个电压采集模块2均设有独立的AD电路2-2；所述AD电路2-2将电压采集值转换为数字量信号。
具体的，本实施例方案中，每个电压采集模块2均设有独立的单片机MCU电路2-3；所述单片机MCU电路2-3将电压数值读取回来，保存在MCU内部。
具体的，本实施例方案中，每个电压采集模块2均有独立的隔离通讯电路2-5；所述隔离通讯电路2-5通过通讯电路将电压采样数值传送给主控板6。
具体的，本实施例方案中，每个电压采集模块2均有独立的电压差分电路2-1；所述电压差分电路2-1用于放大电池两端的电压信号。
具体的，本实施例方案中，每个电压采集模块2均有独立的隔离电源2-4；所述隔离电源2-4用于为所述电压采集模块2供电。
具体的，本实施例方案中，所述主控板6通过串口电路读取到每个电池的电压，判断电池电压是否满足充放电终止条件，如果满足条件控制终止充放电。
实施例1
恒流源8对一组电池BAT1～BATn充放电；每个电池通道配置一个独立的电压采集模块2，电池1两端电压信号线引入电压采集模块2后，电压信号经过电压差分电路2-1差分放大，再送入AD电路2-2；经过模数转换后转换为数字量，传送到单片机MCU电路2-3；单片机MCU电路2-3再通过隔离通讯电路2-5、通讯线3和主控板6通讯；主控板6依次和每个通道的电压采集模块2通讯，读取每个电池电压，当发现电池电压达到上下限值后，通过控制线7控制恒流源8停止充放电工作；恒流源8通过电流线9进行输出。开关电源5通过直流母线4与隔离电源2-4电连接。
本发明具有如下的优点：通过为每个电池配置一个独立的电压采集模块，该电压采集模块主要由隔离电源，单片机MCU，AD电路，电压差分电路，隔离通讯电路和主控板组成；采用隔离电源供电，每个通道采用一个独立的单片机采集电池电压，将模拟量转换为数字量，再通过隔离的串口通讯电路，将电压采样值传送给主控板，解决电池串联充放电设备采集电池电压的问题。本发明的方法适合制作成模块化电路，可根据设备串联通道数的变化增减模块的数量；电路可靠性高，由于采取隔离电源供电，每个电池的电压采样参考点以各自电源地线为参考点，不存在高共模电压，采样电路简单。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：为电池组中每个串联的电池配置一个独立的电压采集模块；所述电压采集模块用于采集电池电压，并将模拟量转换为数字量后，将电压采样值传送给主控板，主控板通过通讯线连接多个电压采集电路，读取到电池组中每个电池的电压值。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：每个电压采集模块均设有独立的AD电路；所述AD电路将电压采集值转换为数字量信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：每个电压采集模块均设有独立的单片机MCU电路；所述单片机MCU电路将电压数值读取回来，保存在MCU内部。
4.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：每个电压采集模块均有独立的隔离通讯电路；所述隔离通讯电路通过通讯电路将电压采样数值传送给主控板。
5.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：每个电压采集模块均有独立的电压差分电路；所述电压差分电路用于放大电池两端的电压信号。
6.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：每个电压采集模块均有独立的隔离电源；所述隔离电源用于为所述电压采集模块供电。
7.根据权利要求1所述的一种用于电池串联充放电设备的电池电压采样方法，其特征在于：所述主控板通过串口电路读取到每个电池的电压，判断电池电压是否满足充放电终止条件，如果满足条件控制终止充放电。
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