36伏电池组单体电池电压的电子开关检测系统.pdf

本发明涉及电池组单体电池电压的测试技术，特别涉及蓄电池单体电池电压的测试技术。
    由几只或十几只电池串联的电池组，要测量其中一只或几只单体电池的电压，就必须把被测电池的电压分别传送到测压器的测量端，这种电压传送方法可以用波段开关、继电器或电子模拟开关（电子开关）。波段开关是手动操作使用的方法;继电器采样需要有较长的吸合和释放时间，一般都在几十毫秒左右;电子开关是集成电路结构的电子产品，其接通和断开时间极短，因此可适用于快速检测系统，但是通常情况下电子开关能承受的共模电压仅15伏左右，传输高于15伏的串联电池电压会损坏电子传输门，因此15伏以上的电池组的单体电池电压的检测目前均采用继电器方式，以克服高共模电压对电子传输门地破坏作用，但这样就延长了检测单体电池电压的周期，平均每只电池的采样时间为10～40毫秒，影响了批量电池的检测速度。资料“微型计算机控制Cd-Ni电池性能检测系统”（微机在电池行业中的应用成果论文集，1987年10月）提出了以继电器作通道开关的检测系统，承认“用它可以不受共模电压的影响，但是降低采集速度。而电子开关又受共模电压的影响，如CD4051”。

    本发明“36伏电池组单体电池电压的电子开关检测系统”的目的在于利用电子开关作为电压传输的手段，把承受的共模电压提高到36伏，并将实际上的每个单体电池的采样时间压缩到20微秒左右。

    本发明是以如下方式实现的。附图1是控制部分连结微机原理方框图，其中1是待测电池组，它可以是20个镉镍电池或16个锌银电池，或者是14个铅酸电池的串联电池组，它们的共模电压为36伏，电池组1的单体电池电压直接接到由+36伏单电源供电的电子开关2的输入端，要求采样的被测电池序号由微机处理单元（CPU）5经过光电隔离器件4送到译码器3，译码器3将选通被测电池所在的电子开关，将被测电池电压送到模数转换器（ADC）6进行模数转换，然后经过转换的数字量再经过光电隔离器件7送到（CPU）5进行读数或贮存。光电隔离器件4和7将现场和（CPU）5充分隔离，从而使检测器具有良好的隔离特性。

    附图2是控制部分连接数控系统的原理方框图。其中1是待测电池组，2是电子开关，数控系统8可以将电池序号直接送到电子开关2，电池组1将最多为20只电池的电压值送到电子开关2的输入端，这样在数字表9（DVM）上就可以直接读出该电池的电压值。采用数控系统，整个检测系统可以省去光电隔离器件和模数转换装置。控制部分不论是与微机相连结还是与数控系统相连结，由于控制部分中的核心-电压传输采用电子开关，所以把单体电池的采样时间压缩到20微秒左右。

    附图3是本专利申请的电压传输控制器的实施例，它可以与微机系统也可以与数控系统连结。图4是对其20只镉镍电池连续采样的程序框图。在图3中，20只串联电池的其模电压为36伏，它们被分成5组，每组4只电池，它们的单体电压通过40根输入线输入，其电池的正、负端各自接到串联连结的电子开关IC1～IC5的输入端，LN0、LN1、CN2、LN3、LN4是对20只电池的选通线，经过IC9～IC13的光电隔离后，LN2、LN3、LN4的信号被送到译码器IC6，IC6的片选信号由EN端送入，EN的讯号输入端由IC14进行光电隔离，当EN为低电平时就选通IC6，使检测器开始工作。IC6可以控LN2、LN3、LN4的电平分别选通IC1～IC5中的任一块。只有在IC1～IC5中有一块被选通后，再由LN0、LN1使该集成块中的四对开关中的一对被闭合，从而使某一电池电压传送到输出端V+V-上。倒相器IC7是为了使IC1～IC5的高电平选通与IC6的低电平有效输出相匹配，IC8用来将LN0、LN1经过光电隔离后的讯号经倒向后接到IC1～IC5，IC15由+8伏输入，经稳压成+5伏后供IC6、IC7、IC8的电源，电子开关IC1～IC5的电源是由+36伏单电源提供，其输入端是串联连结，其接地端与其它集成块相同。IC9～IC14是6只光电隔离器件，用来隔开现场和微机系统的电平电位。C1、C2是IC15的输出电容，R1～R7是电子开关的门电阻，R8～R11是IC9～IC10的输入电阻，R12～R15是光电隔离器IC11～IC14的输的输入电阻，R16～R19是光电隔离器IC11～IC14的输出电阻。光电隔离器件IC9和IC10可以采用集电极输出方式，IC11～IC14可采用射极输出方式。R8～R11的电阻值在2～10千欧，R16～R19在1～10千欧。从图3可以明显看出，该检测系统的共模电压达到36伏，而单体电池的采样时间不超过20微秒。

    本检测系统也可应用于其它各种高共模信号的测量，解决从共模电压中拾取某一分量的测量问题。