专利名称：动力电池组测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种动力电池组测试系统，用于动力蓄电池组充放电过程中电压电 流的测试，适用于小型电动车对电池电量的检测，属于自动检测领域。
背景技术：
目前国内对串联蓄电池组的监测大都采用继电器进行切换选通的循环采集方式， 这种方法可对多达十到数十个串联电池组的测量，但如果所需测量的串联电池个数较少， 就会使测量电路显得过于庞大和复杂，功耗和成本也大大增加。

实用新型内容本实用新型所提出的串联蓄电池组检测系统通过对检测电路的改进，不仅可以同 时对小规模的串联电池组的总电压、总电流、分电压和电池温度进行在线检测，而且电路结 构简单，电路的控制难度也大大简化。为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案本系统包括电压采集电路、 电流传感器、温度传感器、A/D接口、单片机和显示装置。其中采用电压采集电路对多个串 联电池电压信号进行采集，电压采集电路与串连电池组相连接，用于检测串联电池的各模 块电压及总电压。电流传感器与串联电池组相连，用于采集串联电池组的电流信号，温度传 感器采集环境温度信号。电压采集电路、电流传感器及温度传感器所需电压均由串联电池 组提供。电压采集电路、电流传感器和温度传感器均通过A/D接口与单片机相连，A/D接口 将电压采集电路、电流传感器和温度传感器输出的模拟电压转变为数字信号，输入到单片 机系统。单片机根据电池电压、充放电电流等信息，通过算法计算出电池的剩余容量，并在 外接显示装置上实时显示以上各参数。单片机系统还可对电池过电压、温度异常等进行预 警。显示装置与单片机相连，用户通过显示装置输出信息，对电池组的工作状况有准确及时 地掌握。所述的电压采集电路包括n+1条采集回路，其中η为串联电池组中电池的个数，每 条采集回路上串联两个阻值为100-500千欧电阻；每条回路的一端与电池连接的节点相连 接，另一端与接地点相连接，靠近接地端的电阻与靠近电池端的电阻阻值之比为1 5，采 集回路上靠近接地端的电阻为分压电阻，取分压电阻上的电压作为电压采集信号，以电池 两端节点的对地电位差值来反映电池电压。该检测系统是一个集数据采集电路和容量计算软件于一体的综合系统，在保证足 够精度要求前提下，还满足实时性的要求。该系统以小型的电动车串连电池组为应用目标， 因此系统的硬件设备部件尽可能可靠和低廉。系统配合A/D接口设计分压电路，这样只需 外接一个霍尔电流传感器和温度传感器，就能够达到同时采集电压、电流和温度的功能。此 外，系统中所用的电流和温度传感器所需的正负电源直接由测量电池组进行提供，这也大 大降低了系统成本。
图1本实用新型工作原理示意图图2本实用新型主程序框图图3本实用新型电池容量计算过程图4本实用新型分压电路原理图
具体实施方式
以下结合附图1-4对本实用新型作进一步说明如图1所示，本实施例包括电压采集电路、电流传感器、温度传感器、A/D接口、单 片机和显示装置。电压采集电路与串连电池组连接，用于检测串联电池的各模块电压、总电 压；电流传感器用于采集串联电池组电流信号，温度传感器采集环境温度信号，电压采集电 路、电流传感器和温度传感器所需电压均由串联电池组提供。A/D接口将电压采集电路、电流传感器和温度传感器输出的模拟电压转变为数字 信号，输入到单片机系统。单片机根据电池电压、充放电电流等信息，通过算法计算出电池的剩余容量，并在 外接显示装置上实时显示以上各参数；单片机系统还可对电池过电压、温度异常等进行预 警。用户通过显示装置输出信息，对电池组的工作状况有准确及时地掌握。电压采集电路包括n+1条回路，其中η为串联电池组中串联电池的个数(以4块 电池为例，包含5条回路，对应于电池连接的5个节点)。每条回路上设置两个大阻值电阻， 该阻值的选择要考虑到降低电路功率消耗和小于A/D接口的输入阻抗的要求，每条回路均 与接地点连接，采集回路上近地端电阻为分压电阻，取分压电阻上的电压作为电压采集信 号，以电池两端节点的对地电位差值来反映电池电压。本实施例的主程序框图如图2所示，在初始化过程后，系统首先读取A/D值，然后 按照标定过程确定的关系，将A/D数据转化为真值，然后进行判断，确认系统电压和温度都 在正常值范围内时，进行剩余容量的计算，然户将所有电压、电流和温度及计算得到的剩余 容量送显示装置进行输出。该程序主要包括以下几个步骤第一步A/D数据读取及处理。当系统初始化后，即开始读取A/D值，并按照标定 过程确定的与真值的关系进行真值计算；第二步判断电压及温度是否超限，并报警处理。系统根据所用电池的使用规范， 规定了电池电压和温度的上下限值，在真值计算完成后，即进行判断，并在显示装置上以闪 烁和声音进行报警，提醒用户检测连接电路和故障发生；第三步进行剩余容量计算，并输出显示。根据所用电池类型，综合开路电压和容 量累计的方式确定电池的剩余容量。本实施例中剩余容量的计算方法采用开路电压结合电量累计方法，开路电压与荷 电状态关系如图3所示，首先开机检测电池的开路电压，然后查表求得电池的荷电状态和 剩余电量Q。。电池充放电过程中，电池的剩余容量Q表示为ρ =论其中，放电为“-”，充电为“ + ”，系统可以判断电流的正负；α (i)称为权重系数，表示将任意放电电流所放电量折合为参考电流放电电量的加权系数
权利要求1.动力电池组测试系统，其特征在于包括电压采集电路、电流传感器、温度传感器、 A/D接口、单片机和显示装置；其中电压采集电路与串连电池组连接，用于检测串联电池 的各模块电压及总电压；电流传感器与串联电池组相连，用于采集串联电池组的电流信号， 温度传感器采集环境温度信号，电压采集电路、电流传感器及温度传感器所需电压均由串 联电池组提供；电压采集电路、电流传感器和温度传感器均通过A/D接口与单片机相连，A/ D接口将电压采集电路、电流传感器和温度传感器输出的模拟电压转变为数字信号，输入到 单片机系统；显示装置与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的动力电池组测试系统，其特征在于所述的电压采集电路包 括n+1条采集回路，其中η为串联电池组中电池的个数，每条采集回路上串联两个阻值为 100-500千欧电阻；每条回路的一端与电池连接的节点相连接，另一端与接地点相连接，靠 近接地端的电阻与靠近电池端的电阻阻值之比为1 5，采集回路上靠近接地端的电阻为 分压电阻，取分压电阻上的电压作为电压采集信号，以电池两端节点的对地电位差值来反 映电池电压。
专利摘要本实用新型是一种动力电池组测试系统，适用于小型电动车对电池电量的检测，属于自动检测领域。本实用新型包括电压采集电路、电流传感器、温度传感器、A/D接口、单片机和显示装置。电压采集电路用于检测串联电池的各模块电压及总电压，电流传感器用于采集串联电池组的电流信号，温度传感器采集环境温度信号，A/D接口将电压采集电路、电流传感器和温度传感器输出的模拟电压转变为数字信号后输入到单片机，单片机根据电池电压、充放电电流等信息，通过算法计算出电池的剩余容量，并在外接显示装置上实时显示以上各参数。该检测系统是一个集数据采集电路和容量计算软件于一体的综合系统，在保证足够精度要求前提下，还满足实时性的要求。
文档编号G01R31/36GK201819977SQ20102013220
公开日2011年5月4日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者张彦琴, 郭旭, 陈研 申请人:北京工业大学