須注意的是，由于測量范圍發生了遞增變化，各采樣單元的分壓電阻需要進行調整。另外，基站中安裝有很多其他設備，因而存在多種干擾信號，這勢必影響到測量的精度，因此，各采樣單元還設有分別與采樣電阻1R1?1R24并聯連接的用于高頻濾波的電容器1C1?1C24，以去除外界信號的干擾。
[0023]由采樣單元1所采集的電壓信號V01?V24被送入信號選擇模塊2，以便選擇出一路信號進行后續處理。考慮到測量的一致性和可靠性，本實施例的信號選擇模塊2采用三塊“8選1電子模擬開關”的組合電路，具體地，所述電子模擬開關U1可選用型號⑶4051。其中，每個模擬開關U1可實現8路開關控制，三個模擬開關可完成24路信號輸入，并經AD轉換器實現數據的采集處理，在后續主控芯片的控制下，可并發地完成對24路單體端電壓的循環測量。
[0024]如圖示，通過信號選擇模塊2選擇的信號并不是直接進行模數轉換，而是先后經過電壓跟隨器U2、RC濾波器3和電壓跟隨器U3才輸入到AD轉換器U5轉換成數字信號，繼而送入單片機U6中進行處理。本實施例中，AD轉換器U5選用具有16位精度的ADS1110，單片機U6選用具有內置AD轉換模塊的STC15F2kxx單片機。電壓跟隨器U2相當于高阻抗輸入的緩沖電路，由于阻抗高，對前級電路而言近似于開路狀態，因而模擬開關的電阻不會對采樣電阻進行分壓，保證了采樣信號的精確性。信號選擇模塊2工作時，模擬開關需要不斷進行切換，RC濾波器3能夠將開關切換造成的噪聲干擾濾除。電路中還設置有電壓跟隨器U3，用于將后級的AD轉換電路與前級的RC濾波電路隔離，以消除濾波器中電阻和電容對采樣信號的影響。以上這些結構的設置均為測量結果的高精度提供了保證。
[0025]本實施方式還考慮了冗余設計，即利用單片機自帶AD轉換模塊這一特性，在RC濾波器3與單片機U6之間設置輔助放大器4，為單片機提供備份的測量信號(MCU_in)，從而在AD轉換器出現故障時依然可以進行信號檢測，提高監測裝置的可靠性。其中，輔助放大器4包括運算放大器U4和電阻3R2、3R3，并在電阻3R2上并接電容3C2，從而構成在所述輔助放大器4輸入端的RC濾波電路，以濾除干擾信號，保證測量的精度。另一方面，當單片機接收不到來自ADS1110的SDA輸入信號，而同時存在MCU_in信號的時候，可以判斷AD轉換器出現故障并告警。
[0026]根據本實用新型的另一實施方式，所述單片機U6的輸出端還連接有無線發射模塊，該無線發射模塊通過安裝在下位機上的無線接收模塊與下位機進行無線通信，將測得的各單體電壓數據實時傳輸至下位機，下位機通過以太網或者GPRS與遠程的上位機通信，將測得的數據傳輸至上位機，從而實現電池組單體電壓的遠程在線監測。
[0027]采用本實用新型的技術方案，不僅能夠提供精度高、可靠性好的單體電池電壓在線監測，而且針對單體數目不同的電池組，可以通過簡單地增加或減少模擬開關的數量來達到檢測目的，而不必改變監測裝置中的其它電路模塊，整個裝置線路簡單，結構非常易于擴展。
[0028]需要說明的是，附圖僅示出各芯片中有助于理解本技術方案的部分引腳，其余引腳及其連接應為本領域技術人員所公知。
[0029]可以理解，本實用新型并不限于上述特定的實施方式，在不背離本公開精神及實質的情況下，本領域的技術人員可以根據本公開作出各種相應的修改和變形，并且對公開實施方式的修改、公開實施方式的特征的組合以及其它實施方式都意圖被包含在所附權利要求限定的范圍內。
【主權項】
1.一種高精度單體電池電壓監測裝置，用于測量蓄電池組中各單體電池的電壓，其特征在于，所述裝置包括順次相連的采樣模塊、信號選擇模塊、電壓跟隨器、AD轉換器和單片機，所述采樣模塊包括與所述各單體電池對應的若干個采樣單元，各采樣單元的一輸入端與蓄電池組的公共端相連，另一輸入端則依次與所述各單體電池的正極相連，其中，第一塊單體電池的負極被定義為所述蓄電池組的公共端，所述各采樣單元均由分壓電路構成，所述信號選擇模塊包括并聯的若干個多選一模擬開關。2.根據權利要求1所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述各采樣單元還設有用于高頻濾波的電容器，所述電容器分別與相應分壓電路中的采樣電阻并聯連接。3.根據權利要求1所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，還包括連接在電壓跟隨器和AD轉換器之間的低通濾波器。4.根據權利要求3所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述低通濾波器由RC濾波電路構成。5.根據權利要求3所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，還包括連接在低通濾波器與AD轉換器之間的另一電壓跟隨器。6.根據權利要求3所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述單片機內置有AD轉換模塊。7.根據權利要求6所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，還包括連接在低通濾波器與單片機之間的輔助放大器，所述輔助放大器與所述AD轉換器并聯連接。8.根據權利要求7所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述輔助放大器的輸入端連接有RC濾波電路。9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述單片機的輸出端連接有無線發射模塊，所述無線發射模塊通過安裝在下位機上的無線接收模塊與下位機進行無線通信，將測得的各單體電壓數據傳輸至下位機。10.根據權利要求9所述的單體電池電壓監測裝置，其特征在于，所述下位機通過以太網或者GPRS與遠程的上位機通信，將數據傳輸至上位機。
【專利摘要】一種高精度單體電池電壓監測裝置，用于測量蓄電池組中各單體電池的電壓，所述裝置包括順次相連的采樣模塊、信號選擇模塊、電壓跟隨器、AD轉換器和單片機，所述采樣模塊包括與所述各單體電池對應的若干個采樣單元，各采樣單元的一輸入端與蓄電池組的公共端相連，另一輸入端則依次與所述各單體電池的正極相連，其中，第一塊單體電池的負極被定義為所述蓄電池組的公共端，所述各采樣單元均由分壓電路構成，所述信號選擇模塊包括并聯的若干個多選一模擬開關。該裝置能夠對電池組中多個單體電池的端電壓同時進行測量，降低測量成本，簡化測量過程，提高備用電源系統的可靠性。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN205015393
【申請號】CN201520699483
【發明人】仝勖峰, 楊振江, 張利峰
【申請人】西安煜邦電子科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月10日