CN209148767U - 一种电压检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电压检测装置，包括：电压检测器、具有至少两个输出端的继电器驱动器和至少两个继电器电路；继电器电路包括：两个继电器，其中，两个继电器的正极控制端用于与直流供电源的正极电连接，两个继电器的负极控制端与继电器驱动器的同一输出端电连接，两个继电器的第一通断端分别与被检测对象的两端电连接，两个继电器的第二通断端分别与电压检测器的两个输入端电连接；继电器驱动器，用于输出高电平或低电平，继电器驱动器输出高电平时的电压值与直流供电电源的输出电压值之间的差值小于继电器的启动电压。应用本实用新型实施例提供的电压检测装置检测电压，可以实现应用多通道电压检测方式测量串联电容模组的电压。

Description

一种电压检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种电压检测装置。

背景技术

随着电力系统的进步和发展，超级电容储能系统作为一种新型储能系统，越来越广泛应用在光能发电、风力发电、新能源汽车和智能分布式电网等焦点领域。

超级电容储能系统由超级电容模组串联组成，在实际应用的过程中，为了保证系统的稳定运行，需要监测每个模组的电压和温度。

现有技术中存在一种多通道电压检测装置，该装置可以通过多个电压检测电路，也称为电压检测通道，检测多个被检测对象的电压。但是应用上述多通道电压检测装置检测多个检测对象的电压时，需要将每一待检测对象的一端接地连接。这样如果应用上述多通道电压检测装置测量串联的电容模组中各个电容器的电压时，会导致串联电容器中的部分电容器短路。所以上述多通道电压检测装置不能用于测量串联电容模组中各个电容器的电压。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种电压检测装置，以实现应用多通道电压检测方式测量串联电容模组的电压，具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种电压检测装置，包括：电压检测器、具有至少两个输出端的继电器驱动器和至少两个继电器电路；其中，

所述继电器电路包括：两个继电器，其中，所述两个继电器的正极控制端用于与直流供电源的正极电连接，所述两个继电器的负极控制端与所述继电器驱动器的同一输出端电连接，所述两个继电器的第一通断端分别与被检测对象的两端电连接，所述两个继电器的第二通断端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接，其中，不同继电器电路中的继电器负极控制端与所述继电器驱动器的不同输出端电连接；

所述继电器驱动器，用于输出高电平或低电平，所述继电器驱动器输出高电平时的电压值与所述直流供电电源的输出电压值之间的差值小于所述继电器的启动电压。

本实用新型的一种实现方式中，所述继电器电路还包括：两个输入保护电阻和两个输出保护电阻，其中，

所述两个输入保护电阻的一端均与所述继电器驱动器的所述同一输出端电连接，所述两个输入保护电阻的另一端分别与所述两个继电器的负极控制端电连接；

所述两个输出保护电阻的一端分别与所述被检测对象的两端电连接，所述两个输出保护电阻的另一端分别与所述两个继电器的第一通断端电连接。

本实用新型的一种实现方式中，所述两个继电器均为光耦继电器。

本实用新型的一种实现方式中，所述两个继电器为集成在一个固态继电器芯片中的两个光耦继电器。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：分压电阻和电位器；

所述分压电阻的一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接，所述分压电阻的另一端与所述电位器的一端电连接；

所述电位器的另一端与所述电压检测器的一个输入端电连接，所述电位器的另一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的另一个第二通断端电连接，所述电位器的电刷与所述电压检测器的另一个输入端电连接。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：放大电路；

所述放大电路的一个输入端与所述电位器的电刷电连接，所述放大电路的另一个输入端与所述电位器的第一端电连接，其中，所述电位器的第一端为：所述电位器的两端中与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接的一端；

所述放大电路的两个输出端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：RC滤波器；

所述RC滤波器的两个输入端分别与所述放大电路的两个输出端电连接，所述RC滤波器的两个输出端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：保护器；

所述保护器的限压端与所述电压检测器的一个输入端电连接，所述保护器的电压参考端用于与直流供电源的正极电连接；

所述电压检测器的另一个输入端接地。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：隔离CAN驱动器；

所述隔离CAN驱动器的输入端与所述电压检测器的输出端电连接，所述隔离CAN驱动器的输出端用于与CAN总线电连接。

本实用新型的一种实现方式中，所述装置还包括：多通道温度检测电路；

所述多通道温度检测电路位于所述继电器电路所在的印制电路板上，所述多通道温度检测电路用于检测所述被检测对象的温度。

本实用新型实施例提供的电压检测装置，采用多个继电器电路分别与被检测对象电连接，并输出电压到电压检测器。继电器电路中的继电器由继电器驱动器控制，轮流将被检测对象与电压检测器接通。也就是，本实用新型实施例提供的电压检测装置为多通道电压检测装置，因此，应用本实用新型实施例提供的电压检测装置测量电压时，能够实现以多通道电压检测方式测量串联电容模组的电压。而且多个检测对象共用一套检测装置的方式，降低了串联模组检测的设备成本。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的电压检测装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种继电器电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种固态继电器芯片的原理图；

图4为本实用新型实施例提供的电压检测装置的部分电路图；

图5为本实用新型实施例提供的电压检测装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中的多通道电压检测装置不能用于测量串联电容模组中各个电容器电压的技术问题，本实用新型实施例提供了一种电压检测装置，如图1所示，该装置包括：

电压检测器103、具有至少两个输出端的继电器驱动器101和至少两个继电器电路1021-102n。其中，n为大于等于2的正整数。

电压检测器103可以检测其两个输入端之间的电压，电压检测器可以为电压表，也可以为模数转换器。若电压检测器为模数转换器，电压检测器可以对电压检测器的两个输入端之间的电压进行模数转换，并将转换结果输出给用户或其他监控装置。

继电器电路1021-102n中，每个继电器电路包括两个继电器。图2为本实用新型实施例提供的一种继电器电路的电路图，如图2所示，两个继电器的正极控制端用于与直流供电源的正极电连接，两个继电器的负极控制端与继电器驱动器的同一输出端电连接，两个继电器的第一通断端分别与被检测对象的两端电连接，两个继电器的第二通断端分别与电压检测器的两个输入端电连接，其中，不同继电器电路中的继电器负极控制端与继电器驱动器的不同输出端电连接，继电器的正极控制端和负极控制端为接收外部输入的控制信息的端口，继电器的两个通断端为响应于外部输入的控制信息而相互导通或断开的端口。

上述继电器在正极控制端和负极控制端之间的电压达到预设电压阈值时，第一通断端和第二通断端导通，此时，第一通断端和第二通断端之间可以视为被导线电连接；上述继电器在正极控制端和负极控制端之间的电压未达到预设电压阈值时，第一通断端和第二通断端处于断开状态，此时，第一通断端和第二通断端之间可以视为断路。预设电压阈值为继电器的启动电压，可以取值为3.5伏、5伏或12伏等。

一种实现方式中，上述继电器电路可以印刷在PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上。同一PCB上还可以设置有多通道温度检测电路，多通道温度检测电路用于检测所述被检测对象的温度。多通道温度检测电路和上述继电器电路位于同一PCB上，可以方便同时测量被检测对象的电压和温度。

继电器驱动器101，用于输出高电平或低电平，继电器驱动器输出高电平时的电压值与直流供电电源的输出电压值之间的差值小于继电器的启动电压。

继电器驱动器可以是单片机或计算机等包含集成电路的器件，当继电器驱动器输出高电平时，因为继电器驱动器的输出端与直流供电电源的正极之间的电压小于继电器的启动电压，所以继电器的输出端处于断开状态，当继电器驱动器输出低电平时，继电器驱动器的输出端与直流供电电源的正极之间的电压将继电器启动，继电器的输出端处于导通状态，将被检测对象与电压检测器接通，实现电压检测。

采用本实用新型实施例提供的电压检测装置对多个被检测对象检测电压时，继电器驱动器可以在与继电器电路电连接的多个继电器输出端中选取一个输出端输出低电平，其余的输出端输出高电平，与输出低电平的继电器驱动器输出端电连接的继电器电路，其中的继电器处于导通状态，与该继电器电路电连接的被检测对象与电压检测器接通，实现电压检测。继电器驱动器在经过预设时间间隔或获取到检测其它被检测对象的信息指令后，可以改变与继电器电路电连接的多个继电器输出端的输出状态，选取另外一个输出端输出低电平，其余的输出端输出高电平。继电器驱动器可以按照预设顺序依次选取输出低电平的输出端，电压检测器可以按照该预设顺序依次输出多个被检测对象检测电压。

为了避免串联电容器中的电容器因为两端与电压检测器的同一端相连导致的短路，在检测串联的电容器的电压时，继电器驱动器电连接继电器电路的多个输出端中，同一时刻最多只有一个输出端处于低电平。

本实用新型实施例提供的电压检测装置，采用多个继电器电路分别与被检测对象电连接，并输出电压到电压检测器。继电器电路中的继电器由继电器驱动器控制，轮流将被检测对象与电压检测器接通。也就是，本实用新型实施例提供的电压检测装置为多通道电压检测装置，因此，应用本实用新型实施例提供的电压检测装置测量电压时，能够实现以多通道电压检测方式测量串联电容模组的电压。而且多个检测对象共用一套检测装置的方式，降低了串联模组检测的设备成本。

本实用新型的一种实现方式中，上述继电器电路还可以包括：两个输入保护电阻和两个输出保护电阻。

两个输入保护电阻的一端均与继电器驱动器的同一输出端电连接，两个输入保护电阻的另一端分别与两个继电器的负极控制端电连接。

也就是说，前述实施例中所提及的：两个继电器的负极控制端与继电器驱动器的同一输出端电连接，是通过上述输入保护电阻按照上述电连接关系实现的。

两个输出保护电阻的一端分别与被检测对象的两端电连接，两个输出保护电阻的另一端分别与两个继电器的第一通断端电连接。

也就是说，前述实施例中所提及的：两个继电器的第一通断端分别与被检测对象的两端电连接，是通过上述输出保护电阻按照上述电连接关系实现的。

本实现方式中，在继电器电路中为继电器的输入端和输出端都串联了保护电阻，避免在继电器的输出端或输出端的正负极之间电压过大时，继电器受到损坏。

本实用新型的一种实现方式中，上述继电器电路中的两个继电器均为光耦继电器。在继电器电路中应用光耦继电器，可以使得输入端与输出端电隔离，输出信号对输入端无影响，而且相比电磁继电器等其他常见继电器，光耦继电器无触点，可以在振动环境下正常工作，而且可靠性高，使用寿命长。

一种实现方式中，上述继电器电路中的两个继电器可以为集成在一个固态继电器芯片中的两个光耦继电器，例如，可以选用AQW214EH继电器。图3为本实用新型实施例提供的一种固态继电器芯片的原理图，图中1、3接口为继电器的正极控制端，2、4接口为继电器的负极控制端，5、7接口为继电器的第一通断端，6、8接口为继电器的第二通断端。其中，1、2、5、6接口及其所连接的芯片内部元件，与3、4、7、8接口及其所连接的芯片内部元件是互不影响的两个独立工作的光继电器。

本实用新型的一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：分压电阻和电位器。

分压电阻的一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接，分压电阻的另一端与电位器的一端电连接；

电位器的另一端与电压检测器的一个输入端电连接，电位器的另一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的另一个第二通断端电连接，电位器的电刷与电压检测器的另一个输入端电连接。

也就是说，前述实施例中所提及的：两个继电器的第二通断端分别与电压检测器的两个输入端电连接，是通过上述分压电阻和电位器按照上述电连接关系实现的。

图4为本实用新型实施例提供的电压检测装置的部分电路图，如图4所示，R₃₁为上述分压电阻，R₃₂为上述电位器。

本实现方式中，在继电器电路输出电压到电压检测器的环节中，设置了分压电阻和电位器，用于调节输出到电压检测器的电压。电压检测器所能测量的电压范围有限，而且过高的电压还会导致电压检测器损坏。在继电器电路输出的电压，经过分压电阻和调节好的电位器再输出到电压检测器，可以增加电压检测的范围。如果采取了错误操作导致将电位器对应输出分压的电阻设置的过大，分压电阻也会保护电压检测器，不会将继电器电路输出的电压全部输出到电压检测器中。

基于上述实现方式，本实用新型的另一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：放大电路。

放大电路的一个输入端与电位器的电刷电连接，放大电路的另一个输入端与电位器的第一端电连接，放大电路的两个输出端分别与电压检测器的两个输入端电连接，其中，电位器的第一端为：电位器的两端中与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接的一端。

也就是说，前述实施例中所提及的：电位器的另一端与电压检测器的一个输入端电连接、电位器的电刷与电压检测器的另一个输入端电连接，是通过上述放大电路按照上述电连接关系实现的。

如图4所示，上述放大电路由OP₄和VCC₂构成，OP₄为运算放大器，VCC₂为直流供电源的直流输出端。为了应对继电器开或关导致的电压波动，一种实现方式中，放大电路的输入端与一个滤波电容的正极电连接，放大电路所用到的直流供电源的输出端与另一个滤波电容的正极电连接，上述两个滤波电容的负极均接地。

本实现方式中，在继电器电路输出电压经电位器到电压检测器的环节中，设置了放大电路，将电位器分压后的电压放大后输出到电压检测器中，可以将小于电压检测器检测范围的电压放大后进行检测，配合电位器，可以扩大电压检测的范围。

基于上述实现方式，本实用新型的另一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：RC滤波器。

RC滤波器的两个输入端分别与放大电路的两个输出端电连接，RC滤波器的两个输出端分别与电压检测器的两个输入端电连接。

也就是说，前述实施例中所提及的：放大电路的两个输出端分别与电压检测器的两个输入端电连接，是通过上述RC滤波器按照上述电连接关系实现的。

如图4所示，R₅和C₅为RC滤波器。经过RC滤波后再将电压输出到电压检测器，可以过滤继电器开或关导致的电压波动，增加测量结果的准确性。

本实用新型的一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：保护器。

保护器的限压端与电压检测器的一个输入端电连接，保护器的电压参考端用于与直流供电源的正极电连接，电压检测器的另一个输入端接地。

保护器的限压数值为保护器的电压参考端的电压数值基于预设对应关系所得到的电压数值。在保护器正常工作范围内，保护器会限制限压端的电压不超过上述限压数值，用于限制输出到电压检测器的电压，保护电压检测器。

电压保护器可以为二极管。电压保护器为二极管时，电压保护器的限压端为二极管的正极，电压参考端为二极管的负极，预设对应关系为相等关系，限压数值为电压参考端的电压数值。

本实用新型的一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：隔离CAN驱动器。

隔离CAN驱动器的输入端与电压检测器的输出端电连接，隔离CAN驱动器的输出端用于与CAN总线电连接。

一种实现方式中，电压检测器输出所测电压的数字信号和被检测对象的编号信息，上述所测电压的数字信号和被检测对象的编号信息经由隔离CAN驱动器上传到CAN总线。

隔离CAN驱动器可以在满足电压检测器与CAN总线通信的情况下，隔离CAN总线与电压检测器，特别的，可以采用ISO1050芯片作为CAN总线驱动器。

基于上述实现方式，本实用新型的另一种实现方式中，上述电压检测装置还可以包括：拨码开关。

拨码开关与电压检测器的地址端电连接，电压检测器还输出拨码开关设置的地址信息。拨码开关有预设数量位的拨码，用于设置本装置在CAN总线上的地址，方便多个电压检测装置协同测量。其中，上述预设数量可以取值为4、5、6或7。

本实用新型的一种实现方式中，上述电压检测装置中的电压检测器和继电器驱动器都集成在单片机中，由单片机输出控制继电器导通还是断开的高/低电平，由单片机进行电压的模数转换。一种实现方式中，可以选用带有CAN通信控制器的单片机，方便上传检测到的电压信息，例如PIC16F25K80单片机。PIC16F25K80单片机集成有12位的模数转换器，模数转换的精度比8位的高。

本实用新型的一种实现方式中，上述电压检测装置还包括：直流隔离式电源，直流隔离式电源可以提供多种不同电压的与供电网络隔离的稳定电压。

图5为本实用新型实施例提供的电压检测装置的另一种结构示意图，如图5所示：拨码开关与单片机的地址端电连接，隔离CAN驱动器的输入端与单片机的CAN通信端电连接，隔离CAN驱动器的输出端与CAN总线电连接，多个继电器电路的输入端与被测对象电连接，多个继电器电路的输入端与单片机的模数转换端电连接，直流隔离式电源为多个继电器电路、单片机和隔离CAN驱动器供电。

发明人在实现本实用新型的过程中，采用了包括6个继电器电路的本实用新型实施例提供的电压检测装置，并使用多个本实用新型实施例提供的电压检测装置联采串联的超级电容模组。经过多次试验表明，本实用新型实施例提供的电压检测装置轮流采集一次可以只耗时30毫秒左右，采样精度可以达到0.2％，并且可以通过隔离CAN驱动器将数据传输到上位机，使得上位机可以方便的监控电压，一旦超级电容储能系统出现异常状态，可以及时发现并采取应对措施。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，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。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压检测装置，其特征在于，所述装置包括：电压检测器、具有至少两个输出端的继电器驱动器和至少两个继电器电路；其中，

所述继电器电路包括：两个继电器，其中，所述两个继电器的正极控制端用于与直流供电源的正极电连接，所述两个继电器的负极控制端与所述继电器驱动器的同一输出端电连接，所述两个继电器的第一通断端分别与被检测对象的两端电连接，所述两个继电器的第二通断端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接，其中，不同继电器电路中的继电器负极控制端与所述继电器驱动器的不同输出端电连接；

所述继电器驱动器，用于输出高电平或低电平，所述继电器驱动器输出高电平时的电压值与所述直流供电电源的输出电压值之间的差值小于所述继电器的启动电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述继电器电路还包括：两个输入保护电阻和两个输出保护电阻，其中，

所述两个输入保护电阻的一端均与所述继电器驱动器的所述同一输出端电连接，所述两个输入保护电阻的另一端分别与所述两个继电器的负极控制端电连接；

所述两个输出保护电阻的一端分别与所述被检测对象的两端电连接，所述两个输出保护电阻的另一端分别与所述两个继电器的第一通断端电连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述两个继电器均为光耦继电器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述两个继电器为集成在一个固态继电器芯片中的两个光耦继电器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：分压电阻和电位器；

所述分压电阻的一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接，所述分压电阻的另一端与所述电位器的一端电连接；

所述电位器的另一端与所述电压检测器的一个输入端电连接，所述电位器的另一端与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的另一个第二通断端电连接，所述电位器的电刷与所述电压检测器的另一个输入端电连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：放大电路；

所述放大电路的一个输入端与所述电位器的电刷电连接，所述放大电路的另一个输入端与所述电位器的第一端电连接，其中，所述电位器的第一端为：所述电位器的两端中与每一继电器电路中两个继电器的第二通断端中的一个第二通断端电连接的一端；

所述放大电路的两个输出端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：RC滤波器；

所述RC滤波器的两个输入端分别与所述放大电路的两个输出端电连接，所述RC滤波器的两个输出端分别与所述电压检测器的两个输入端电连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：保护器；

所述保护器的限压端与所述电压检测器的一个输入端电连接，所述保护器的电压参考端用于与直流供电源的正极电连接；

所述电压检测器的另一个输入端接地。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：隔离CAN驱动器；

所述隔离CAN驱动器的输入端与所述电压检测器的输出端电连接，所述隔离CAN驱动器的输出端用于与CAN总线电连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：多通道温度检测电路；

所述多通道温度检测电路位于所述继电器电路所在的印制电路板上，所述多通道温度检测电路用于检测所述被检测对象的温度。