一种电池电压监测及均压电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种电池电压监测及均压电路。


背景技术：

2.随着工业的现代化发展，5g时代的到来。很多重要的场合都必须配置后备电源系统。目前国内最有市场竞争力的依然是传统的铅酸电池，年国内电池需求量20000万千伏安时以上。这个量级的存在是必然会带动很多相关行业的发展，例如常规的ups、直流屏系统可能需要维持几分钟到几十分钟，保证系统的快速停机或者正确停机。 铅酸电池作为后备电源的能量提供者，电池的寿命是用户格外关心的问题，电池的工作状态，直接决定了后备电源的可靠性及整套系统的安全性。因此电池电压监测设备就成了大容量点吃的标准配置，其能够实时监测电池电压，并发出过欠压报警，以警示运维人员，对电池进行相关处理。从流程来说其设计已经比较合理，但是往往运维人员是头大在电池极少会只使用几块，国内较大量使用的为2v、12v铅酸电池，要想达到ups等其他直流设备的使用电压，就必须采用多级串联形式。常规ups可能使用16/18/48节电池，直流屏根据需要电压的不同有9/10/18/40/55节电池。
3.目前，电池充电均采用恒流恒压方法，该方法会因为电池内阻的偏差，导致电池的电压发生差异，再加上时间的累计，最终可能导致12v电池，有的浮充电压13伏，有的15v，这个电压可能导致整套电池组放电的时间缩短，并且电压低的电池无法充满，电压高的电池过充，电池寿命严重缩短，因此需要考虑均匀方法，保证电池的良好工作状态。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种电池电压监测及均压电路，可以实时监测电池单只电压，并根据监测的电压值，决定对过压的单只电池进行放电，从而强制将一组电池的电压都拉到一个电压水平线，保证整套电池组的放电功率及时间，解决了电池的电压监测及均匀问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种电池电压监测及均压电路，包括电池选择检测电路、电池直流母线切换电路、电池均压电路，所述充电池选择检测电路与电池连接，所述电池直流母线切换电路前段与电池选择检测电路的输出端连接，所述电池均压电路与电池连接。
7.优选的，所述电池选择检测电路包括：第一电池、第二电池、第三电池、第四电池、第五电池、第六电池、第七电池、第八电池、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四光耦；
8.所述第一电阻一端与第一电池的正极连接，第一电阻的另一端与第一光耦的第五引脚连接，第三电阻一端与第二电池的正极连接，第三电阻的另一端与第一光耦的第七引脚连接，第一光耦的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第一光耦的第一引脚与第四电阻连
接，第四电阻的另一端与引出线b2连接，第一光耦的第三引脚与第二电阻连接，第二电阻的另一端与引出线b1连接，第五电阻一端与第三电池的正极连接，第五电阻的另一端与第二光耦的第五引脚连接，第七电阻一端与第四电池的正极连接，第七电阻的另一端与第二光耦的第七引脚连接，第二光耦的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第二光耦的第一引脚与第八电阻连接，第八电阻的另一端与引出线b4连接，第二光耦的第三引脚与第六电阻连接，第六电阻的另一端与引出线b3连接，第九电阻一端与第五电池的正极连接，第九电阻的另一端与第三光耦的第五引脚连接，第十一电阻一端与第六电池的正极连接，第十一电阻的另一端与第三光耦的第七引脚连接，第三光耦的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第三光耦的第一引脚与第十二电阻连接，第十二电阻的另一端与引出线b6连接，第三光耦的第三引脚与第十电阻连接，第十电阻的另一端与引出线b5连接，第十三电阻一端与第七电池的正极连接，第十三电阻的另一端与第四光耦的第五引脚连接，第十五电阻一端与第八电池的正极连接，第十五电阻的另一端与第四光耦的第七引脚连接，第四光耦的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第四光耦的第一引脚与第十六电阻连接，第十六电阻的另一端与引出线b8连接，第四光耦的第三引脚与第十四电阻连接，第十四电阻的另一端与引出线b7连接；第一光耦的第六引脚与第二光耦的第六引脚、第三光耦的第六引脚、第四光耦的第六引脚、引出线udc1连接，第一光耦的第八引脚与第二光耦的第八引脚、第三光耦的第八引脚、第四光耦的第八引脚、引出线udc2连接。
9.优选的，所述电池直流母线切换电路包括：第一光耦、第二光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻；
10.所述引出线udc1与第一光耦的第五引脚、第二光耦的第五引脚连接，引出线udc2与第一光耦的第七引脚、第二光耦的第七引脚连接，引出线udc 与第一光耦的第六引脚、第二光耦的第八引脚连接，第五电阻的一端与第一光耦的第八引脚、第二光耦的第六引脚、模拟量地agnd连接，第五电阻的另一端与数字地gnd连接，第一光耦的第一引脚与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与引出线a2连接，第一光耦的第三引脚与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与引出线a1连接，第二光耦的第一引脚与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与引出线a4连接，第二光耦的第三引脚与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与引出线a3连接，第一光耦的第二引脚与第四引脚、第二光耦的第二引脚、第二光耦的第四引脚、数字地gnd连接。
11.优选的，所述电池均压电路包括：第一电池、第二电池、第三电池、第四电池、第五电池、第六电池、第七电池、第八电池、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管；
12.所述第一电池的正极与第一继电器的常开主触头一端连接，第二电池的正极与第二继电器的常开主触头一端连接，第三电池的正极与第三继电器的常开主触头一端连接，第四电池的正极与第四继电器的常开主触头一端连接，第五电池的正极与第五继电器的常
开主触头一端连接，第六电池的正极与第六继电器的常开主触头一端连接，第七电池的正极与第七继电器的常开主触头一端连接，第八电池的正极与第八继电器的常开主触头一端连接，第一继电器的常开主触头另一端与第三继电器的常开主触头另一端、第五继电器的常开主触头另一端、第七继电器的常开主触头另一端、第十七电阻的一端连接，第二继电器的常开主触头另一端与第四继电器的常开主触头另一端、第六继电器的常开主触头另一端、第八继电器的常开主触头另一端、第十七电阻的另一端连接，第一继电器的线圈正极与﹢12v、第一二极管的阴极连接，第一继电器的线圈负极与第一三极管的集电极、第一二极管的阳极连接，第一三极管的基极与第一电阻的一端、第二电阻的一端连接，第一电阻的另一端与引出线j1连接，第二电阻的另一端与第一三极管的发射极、数字地dgnd连接，第二继电器的线圈正极与﹢12v、第二二极管的阴极连接，第二继电器的线圈负极与第二三极管的集电极、第二二极管的阳极连接，第二三极管的基极与第三电阻的一端、第四电阻的一端连接，第三电阻的另一端与引出线j2连接，第四电阻的另一端与第二三极管的发射极、数字地dgnd连接，第三继电器的线圈正极与﹢12v、第三二极管的阴极连接，第三继电器的线圈负极与第三三极管的集电极、第三二极管的阳极连接，第三三极管的基极与第五电阻的一端、第六电阻的一端连接，第五电阻的另一端与引出线j3连接，第六电阻的另一端与第三三极管的发射极、数字地dgnd连接，第四继电器的线圈正极与﹢12v、第四二极管的阴极连接，第四继电器的线圈负极与第四三极管的集电极、第四二极管的阳极连接，第四三极管的基极与第七电阻的一端、第八电阻的一端连接，第七电阻的另一端与引出线j4连接，第八电阻的另一端与第四三极管的发射极、数字地dgnd连接，第五继电器的线圈正极与﹢12v、第五二极管的阴极连接，第五继电器的线圈负极与第五三极管的集电极、第五二极管的阳极连接，第五三极管的基极与第九电阻的一端、第十电阻的一端连接，第九电阻的另一端与引出线j5连接，第十电阻的另一端与第五三极管的发射极、数字地dgnd连接，第六继电器的线圈正极与﹢12v、第六二极管的阴极连接，第六继电器的线圈负极与第六三极管的集电极、第六二极管的阳极连接，第六三极管的基极与第十一电阻的一端、第十二电阻的一端连接，第十一电阻的另一端与引出线j6连接，第十二电阻的另一端与第六三极管的发射极、数字地dgnd连接，第七继电器的线圈正极与﹢12v、第七二极管的阴极连接，第七继电器的线圈负极与第七三极管的集电极、第七二极管的阳极连接，第七三极管的基极与第十三电阻的一端、第十四电阻的一端连接，第十三电阻的另一端与引出线j7连接，第十四电阻的另一端与第七三极管的发射极、数字地dgnd连接，第八继电器的线圈正极与﹢12v、第八二极管的阴极连接，第八继电器的线圈负极与第八三极管的集电极、第八二极管的阳极连接，第八三极管的基极与第十五电阻的一端、第十六电阻的一端连接，第十五电阻的另一端与引出线j8连接，第十六电阻的另一端与第八三极管的发射极、数字地dgnd连接。
13.优选的，所述的一种电池电压监测及均压电路，巧妙的利用光耦对电池检测线进行选择，选择逻辑由微控制器提供，从而保证各个电池电压独立检测，而且只需要一个模拟量检测通道即可完成对多只电池的电压检测，本例中画出来8只电池，检测7只电池，还包含其他若干只电池的检测，其检测电池的数量主要受光耦的工作电压限制。
14.优选的，所述的电池直流母线切换电路，其主要用于直流母线的正负颠倒选择上，从而保证输出的模拟量正极或负极的信号固定。
15.优选的，所述的电池直流母线切换电路亦适用于较高电压领域的信号切换。
16.优选的，所述的电池均压电路，本例中只画出7只电池的放电回路，还包括更多只电池的放电回路。
17.实用新型的有益效果：
18.本实用新型逻辑选择电路设计新颖、器件少、成本低、将电池检测与主动放电均压融合到一体，该产品常规状态是以循环的方式读取电池电压，当电池电压超过正常设定范围后，发出相关报警；若是电池电压过压，根据实际电池电压等级设定过压值，从而打开对应电池编号的继电器，将其过多能力通过电阻放掉，从而达到电池均压的目的。
附图说明
19.图1是本实用新型的电池选择检测电路图；
20.图2是本实用新型的电池直流母线切换电路图；
21.图3是本实用新型的电池均压电路图。
具体实施方式
22.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。
23.如图1所示，本实施例提供了一种电池电压监测及均压电路中的电池选择检测电路，所述电池选择检测电路与电池连接；
24.所述电池选择检测电路包括：第一电池bt1、第二电池bt2、第三电池bt3、第四电池bt4、第五电池bt5、第六电池bt6、第七电池bt7、第八电池bt8、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第一光耦pt1、第二光耦pt2、第三光耦pt3、第四光耦pt4；
25.所述第一电阻r1一端与第一电池bt1的正极连接，第一电阻r1的另一端与第一光耦pt1的第五引脚连接，第三电阻r3一端与第二电池bt2的正极连接，第三电阻r3的另一端与第一光耦pt1的第七引脚连接，第一光耦pt1的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第一光耦pt1的第一引脚与第四电阻r4连接，第四电阻r4的另一端与引出线b2连接，第一光耦pt1的第三引脚与第二电阻r2连接，第二电阻r2的另一端与引出线b1连接，第五电阻r5一端与第三电池bt3的正极连接，第五电阻r5的另一端与第二光耦pt2的第五引脚连接，第七电阻r7一端与第四电池bt4的正极连接，第七电阻r7的另一端与第二光耦pt2的第七引脚连接，第二光耦pt2的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第二光耦pt2的第一引脚与第八电阻r8连接，第八电阻r8的另一端与引出线b4连接，第二光耦pt2的第三引脚与第六电阻r6连接，第六电阻r6的另一端与引出线b3连接，第九电阻r9一端与第五电池bt5的正极连接，第九电阻r9的另一端与第三光耦pt3的第五引脚连接，第十一电阻r11一端与第六电池bt6的正极连接，第十一电阻r11的另一端与第三光耦pt3的第七引脚连接，第三光耦pt3的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第三光耦pt3的第一引脚与第十二电阻r12连接，第十二电阻r12的另一端与引出线b6连接，第三光耦pt3的第三引脚与第十电阻r10连接，第十电阻r10的另一端与引出线b5连接，第十三电阻r13一端与第七电池bt7的正极连接，第十三电阻r13的另一端与第四光
耦pt4的第五引脚连接，第十五电阻pt4一端与第八电池的r8正极连接，第十五电阻r15的另一端与第四光耦pt4的第七引脚连接，第四光耦pt4的第二引脚、第四引脚与dgnd连接，第四光耦pt4的第一引脚与第十六电阻r16连接，第十六电阻r16的另一端与引出线b8连接，第四光耦pt4的第三引脚与第十四电阻r14连接，第十四电阻r14的另一端与引出线b7连接；第一光耦pt1的第六引脚与第二光耦pt2的第六引脚、第三光耦pt3的第六引脚、第四光耦pt4的第六引脚、引出线udc1连接，第一光耦pt1的第八引脚与第二光耦pt3的第八引脚、第三光耦pt3的第八引脚、第四光耦pt4的第八引脚、引出线udc2连接；
26.若检测第一只电池的电压，微控制器给出b1、b2驱动信号，对应的直流总线上是第一只电池的电压，udc1为正，udc2为负；若检测第二只电池的电压，微控制器给出b2、b3驱动信号，对应的直流总线上是第二只电池的电压，udc1为负，udc2为正，每次检测电池对应编号n，则微控制器给出对应光耦n及n 1编号驱动信号，每次且只能给出一个电池的驱动信号，否则会造成电池组短路，烧毁光耦。
27.如图2所示，本实施例提供了一种电池电压监测及均压电路中的池直流母线切换电路；所述电池直流母线切换电路前段与电池选择检测电路的输出端连接；
28.所述电池直流母线切换电路包括：第一光耦pt1、第二光耦pt2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5；
29.所述引出线udc1与第一光耦pt1的第五引脚、第二光耦pt2的第五引脚连接，引出线udc2与第一光耦pt1的第七引脚、第二光耦pt2的第七引脚连接，引出线udc 与第一光耦pt1的第六引脚、第二光耦pt2的第八引脚连接，第五电阻r5的一端与第一光耦pt1的第八引脚、第二光耦pt2的第六引脚、模拟量地agnd连接，第五电阻r5的另一端与数字地gnd连接，第一光耦pt1的第一引脚与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与引出线a2连接，第一光耦pt1的第三引脚与第一电阻r1的一端连接，第一电阻r1的另一端与引出线a1连接，第二光耦pt2的第一引脚与第四电阻r4的一端连接，第四电阻r4的另一端与引出线a4连接，第二光耦pt2的第三引脚与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端与引出线a3连接，第一光耦pt1的第二引脚与第四引脚、第二光耦pt2的第二引脚、第二光耦pt2的第四引脚、数字地gnd连接；
30.从电池选择检测电路我们得到了单只电池的电压，但是其在总线上存在按照顺序的正负直流电流，即第一只电池udc1为正，第二只电池时udc1为负，这将要求检测电路可以检测正负模拟量值，这样的器件存在，但是相对价格较高，因此我们采用直流母线切换电路；例如检测电池编号1的电压，b1、b2得到驱动信号，总线得到1号电池电压，udc1为正，udc2为负；微控制器给出a1、a2驱动信号，光耦pt1导通，udc 为正；例检测电池编号2的电压，b2、b3得到驱动信号，总线得到2号电池电压，udc1为负，udc2为正；微控制器给出a3、a4驱动信号，光耦pt2导通,udc 为正；往后编号电池同样的切换逻辑，这样就保证了模拟量检测的电压永远为udc 为正，在实际产品检测中可将检测损坏进行调整，例如先检测电池编号1，3，5，7...的电池，然后再检测电池编号2，4，6，8...的电池，这样切换电路的光耦就不需要频繁发出开关信号，另外在直流母线进行切换时，关闭上一个电池光耦以后，等待固定时间，再开启另外一组切换光耦，这样能防止直流残压对光耦的影响，防止烧坏。
31.如图3所示，本实施例提供了一种电池电压监测及均压电路中的电池均压电路；所述电池均压电路与电池连接；
32.所述电池均压电路包括：第一电池bt1、第二电池bt2、第三电池bt3、第四电池bt4、第五电池bt5、第六电池bt6、第七电池bt7、第八电池bt8、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第一继电器k1、第二继电器k2、第三继电器k3、第四继电器k4、第五继电器k5、第六继电器k6、第七继电器k7、第八继电器k8、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、第六三极管q6、第七三极管q7、第八三极管q8；
33.所述第一电池bt1的正极与第一继电器k1的常开主触头一端连接，第二电池bt2的正极与第二继电器k2的常开主触头一端连接，第三电池bt3的正极与第三继电器k3的常开主触头一端连接，第四电池bt4的正极与第四继电器k4的常开主触头一端连接，第五电池bt5的正极与第五继电器k5的常开主触头一端连接，第六电池bt6的正极与第六继电器k6的常开主触头一端连接，第七电池bt7的正极与第七继电器k7的常开主触头一端连接，第八电池bt8的正极与第八继电器k8的常开主触头一端连接，第一继电器k1的常开主触头另一端与第三继电器k3的常开主触头另一端、第五继电器k5的常开主触头另一端、第七继电器k7的常开主触头另一端、第十七电阻r17的一端连接，第二继电器k2的常开主触头另一端与第四继电器k4的常开主触头另一端、第六继电器k6的常开主触头另一端、第八继电器k8的常开主触头另一端、第十七电阻r17的另一端连接，第一继电器k1的线圈正极与﹢12v、第一二极管d1的阴极连接，第一继电器k1的线圈负极与第一三极管q1的集电极、第一二极管d1的阳极连接，第一三极管q1的基极与第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端连接，第一电阻r1的另一端与引出线j1连接，第二电阻r2的另一端与第一三极管q1的发射极、数字地dgnd连接，第二继电器k2的线圈正极与﹢12v、第二二极管d2的阴极连接，第二继电器k2的线圈负极与第二三极管q2的集电极、第二二极d2管的阳极连接，第二三极管q2的基极与第三电阻r3的一端、第四电阻r4的一端连接，第三电阻r3的另一端与引出线j2连接，第四电阻r4的另一端与第二三极管q2的发射极、数字地dgnd连接，第三继电器k3的线圈正极与﹢12v、第三二极管d3的阴极连接，第三继电器k3的线圈负极与第三三极管q3的集电极、第三二极管d3的阳极连接，第三三极管q3的基极与第五电阻r5的一端、第六电阻r6的一端连接，第五电阻r5的另一端与引出线j3连接，第六电阻r6的另一端与第三三极管q3的发射极、数字地dgnd连接，第四继电器k4的线圈正极与﹢12v、第四二极管d4的阴极连接，第四继电器k4的线圈负极与第四三极管q4的集电极、第四二极管d4的阳极连接，第四三极管q4的基极与第七电阻r7的一端、第八电阻r8的一端连接，第七电阻r7的另一端与引出线j4连接，第八电阻r8的另一端与第四三极管q4的发射极、数字地dgnd连接，第五继电器k5的线圈正极与﹢12v、第五二极管d5的阴极连接，第五继电器k5的线圈负极与第五三极管q5的集电极、第五二极管d5的阳极连接，第五三极管q5的基极与第九电阻r9的一端、第十电阻r10的一端连接，第九电阻r9的另一端与引出线j5连接，第十电阻r10的另一端与第五三极管q5的发射极、数字地dgnd连接，第六继电器k6的线圈正极与﹢12v、第六二极管d6的阴极连接，第六继电器k6的线圈负极与第六三极管q6的集电极、第六二极管d6的阳极连接，第六三极管q6的基极与第十一电阻r11的一端、第十二电阻r12的一端连接，第十一电阻r11的另一端与引出线j6连接，第十二
电阻r12的另一端与第六三极管q6的发射极、数字地dgnd连接，第七继电器k7的线圈正极与﹢12v、第七二极管d7的阴极连接，第七继电器k7的线圈负极与第七三极管q7的集电极、第七二极管d7的阳极连接，第七三极管q7的基极与第十三电阻r13的一端、第十四电阻r14的一端连接，第十三电阻r13的另一端与引出线j7连接，第十四电阻r14的另一端与第七三极管q7的发射极、数字地dgnd连接，第八继电器的线圈k8正极与﹢12v、第八二极管d8的阴极连接，第八继电器k8的线圈负极与第八三极管q8的集电极、第八二极管d8的阳极连接，第八三极管q8的基极与第十五电阻r15的一端、第十六电阻r16的一端连接，第十五电阻r15的另一端与引出线j8连接，第十六电阻r16的另一端与第八三极管q8的发射极、数字地dgnd连接。
34.本实用新型所采用的均压方案为多继电器选择电池方案，集中一只电池放电，同一时间只会有一只电池在进行放电，首先通过电池电压检测，若检测到第三只电池电压高，则微控制器给j3、j4驱动信号，则继电器k3、k4导通，3号电池的电压到达r17电阻两端，对3号电池放电，直到电池电压放到规定范围以内，关闭k3、k4继电器，若一次检测完成，存在多只电池电压高，则按照电池编号从小到大的顺序进行依次放电，经过主动放电均压，电池组的电压将被强制拉倒同一高度，从而保证电池组的寿命。
35.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。