用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及蓄電池組領域，尤其涉及一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置及其方法，本發明適用于對各種蓄電池組進行監控。
【背景技術】
[0002]蓄電池組在實際工作中有著廣泛的應用，例如:電網供電系統、叉車、井下運輸車輛、風光發電的儲能，等等。但蓄電池組中的任何一個單元蓄電池的失效都將影響蓄電池組的整體工作，甚至導致整個供電系統的失效。因而，任何一個蓄電池組都配置有一套監控系統，對蓄電池組中的每個單元電池的電壓、內阻和溫度等進行監測。
[0003]然而，相對監控系統的“地”而言，每個單元蓄電池的電壓均不相同，最高可達數百伏，因此，對每個單元蓄電池的電壓進行監測存在困難甚至對系統造成安全性威脅。
[0004]發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在以下缺點和不足:
[0005]為了解決上述問題，現有技術中的監控裝置采用了能夠經受高達幾百伏共模高壓的放大器，但放大器在電路中某些元件失效時極可能會產生連鎖反應，導致整個監控系統的損毀。
[0006]為了避免災難性的后果和提高監控系統的可靠性，現有技術中又提出了在蓄電池電壓測量部分采用線性光電隔離等方法，但其帶來的相應后果是:光電隔離或其他種類的隔離將使得電壓測量精度不高、前級電路需要供電，大幅度增加了電路的成本與復雜性。
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置及其方法，本發明在不受高共模電壓的影響下，極大地簡化了電路，降低了生產成本，提高了監測裝置的可靠性，詳見下文描述:
[0008]一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置，包括:直流蓄電池組和上位機，
[0009]所述在線電壓監測裝置還包括:與所述直流蓄電池組中的每個蓄電池單元電連接的電壓頻率轉換電路，所述電壓頻率轉換電路依次電連接隔離電路和上位機；
[0010]所述電壓頻率轉換電路將每個蓄電池單元的電壓轉換成頻率信號，并傳輸至所述隔離路；每個蓄電池單元的電壓同時作為電壓頻率轉換電路的供電電壓；
[0011]所述隔離電路接收所述頻率信號，并輸出至所述上位機；上位機將所述頻率信號轉換成電壓信號并對其進行監測。
[0012]其中，所述電壓頻率轉換電路包括:第一電阻，
[0013]所述第一電阻的一端分別連接電容的一端、運算放大器的負極性輸入端；所述電容的另一端接地；所述運算放大器的正極性輸入端分別連接第二電阻的一端和第三電阻的一端，所述第二電阻的另一端接地；所述第一電阻的另一端、所述第三電阻的另一端連接所述運算放大器的輸出端，所述運算放大器輸出所述頻率信號至所述隔離電路。
[0014]另一實施例，所述電壓頻率轉換電路包括:第一電阻，
[0015]所述第一電阻的一端分別連接電容的一端、反相器的輸入端，所述電容的另一端接地；所述反相器的輸出端連接所述第一電阻的另一端，所述反相器的輸出端輸出所述頻率信號至所述隔離電路。
[0016]進一步地，所述隔離電路為光隔離器、磁耦隔離器或電容耦合數字隔離器。
[0017]所述光隔離器為6N138或4N25型號的光隔離器。
[0018]所述磁耦隔離器為ADUM1200型號的磁耦隔離器。
[0019]所述電容耦合數字隔離器為IS07220或IS07221型號的電容耦合數字隔離器。
[0020]一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置的監測方法，所述監測方法包括以下步驟；
[0021 ] 電壓頻率轉換電路將直流蓄電池組中的每個蓄電池單元的電壓轉換成頻率信號，并傳輸至隔離電路；每個蓄電池單元的電壓同時作為電壓頻率轉換電路的供電電壓；
[0022]所述隔離電路接收所述頻率信號，并輸出至上位機；
[0023]所述上位機接收所有蓄電池單元的頻率信號，并將所述頻率信號轉換成電壓信號并對其進行監測，當所述電壓信號超出預設范圍時，所述上位機發出報警信號，實現了對蓄電池組在線電壓的實時監控；
[0024]所述隔離電路為光隔離器、磁耦隔離器或電容耦合數字隔離器。
[0025]本發明提供的技術方案的有益效果是:本發明通過電壓頻率轉換電路將蓄電池的電壓轉換成對應的頻率，然后通過隔離電路將頻率信號并傳輸至上位機，實現了對蓄電池組的在線電壓進行監測；本發明電路簡單可靠，并且在蓄電池電壓測量部分，避免使用線性光隔離電路，并且整個在線電壓監測裝置不需要幾百伏共模高壓的放大器，極大地簡化了電路，降低了生產成本，提高了監測裝置的可靠性，適用于對各種蓄電池組進行監控。
【附圖說明】
[0026]圖1為實施例1提供的一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置的結構示意圖；
[0027]圖2為實施例2提供的一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置的結構示意圖；
[0028]圖3為實施例3提供的一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置的結構示意圖；
[0029]圖4為一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置的監測方法的流程圖。
[0030]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0031 ] 1:直流蓄電池組；2:電壓頻率轉換電路；
[0032]3:隔離電路；4:上位機；
[0033]Rl:第一電阻；R2:第二電阻；
[0034]R3:第三電阻；Cl:電容；
[0035]Al:運算放大器；1:反相器；
[0036]VO:直流蓄電池組的電壓；H):頻率信號。
【具體實施方式】
[0037]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0038]實施例1
[0039]—種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置，參見圖1，該直接變換式在線電壓監測裝置包括:直流蓄電池組1、電壓頻率轉換電路2、隔離電路3和上位機4，直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元(作為被測單元，被測單元的個數根據實際情況進行設定)電連接電壓頻率轉換電路2，電壓頻率轉換電路2電連接隔離電路3，隔離電路3電連接上位機4 ；
[0040]電壓頻率轉換電路2將直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元的電壓VO轉換成頻率信號FO (即每個蓄電池單元的電壓VO即作為被轉換的電壓，又作為電壓頻率轉換電路2的供電電壓)，并傳輸至隔離電路3 ;隔離電路接收頻率信號F0，并輸出直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元的頻率信號至上位機4 ;上位機4將頻率信號轉換成電壓信號并對所有蓄電池單元的電壓信號進行監測。
[0041]g卩，頻率信號R)與直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元的電壓VO成正比。
[0042]實際應用時，直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元均配備由電壓頻率轉換電路2、隔離電路3組成的電路，上位機4為共用模塊，例如:參見圖1，直流蓄電池組I中包括3個蓄電池單元，每個蓄電池單元均配備由電壓頻率轉換電路2、隔離電路3組成的電路(整個直流蓄電池組I需要3個電壓頻率轉換電路2、3個隔離電路3)，3個蓄電池單元共用一個上位機4 (整個直流蓄電池組I只需要I個上位機4)。本發明實施例以一個蓄電池單元配備的相關電路為例進行說明，整個直流蓄電池組I的配備電路不再贅述。
[0043]本實施例在蓄電池電壓測量部分，避免使用線性光隔離電路，并且整個在線電壓監測裝置不需要耐幾百伏共模高壓的放大器，該在線電壓監測裝置提高了電路的可靠性，降低了生產成本。
[0044]本發明實施例對各器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0045]實施例2
[0046]一種用于蓄電池組的直接變換式在線電壓監測裝置，參見圖1和圖2，該實施例2與實施例1不同的是電壓頻率轉換電路2采用了圖2所示的電路，電壓頻率轉換電路2用于將輸出頻率信號H)與蓄電池單元的電壓VO成正比，該電壓頻率轉換電路2包括:第一電阻R1，
[0047]第一電阻Rl的一端連接電容Cl的一端(接直流蓄電池組I中的每個蓄電池單元的電壓V0)，電容Cl