鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，由單體采集電路、電壓處理電路、譯碼器電路和主控制器電路組成，其特征在于：前端采集電路的采集端與電池組連接，電池組內的每個單體電池為串聯，電池組共有28節(jié)電池，前端采集電路對應每節(jié)電池的采集端為AQW216芯片，對應第1節(jié)電池的AQW216芯片的光耦繼電器U1A連接第1節(jié)電池的負極，光耦繼電器U1B連接第1節(jié)電池的正極，兩個光耦繼電器U1A和U1B控制端分別通過限流電阻連接到同一個控制端C1，前端電壓采集采用分立元件,后端電壓處理采用線性光耦的方案，其實現了單體電壓的采集，提高了電壓采集電壓范圍和可靠性,且后端處理的線性光耦的方案更節(jié)省成本。
【專利說明】鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，屬于一種鎳氫電池組監(jiān)控處理控制模塊。
【背景技術】
[0002]目前，用于電動汽車上的動力鎳氫電池組，在出廠后就會有組間電池組電壓不平衡的現象，在經歷了高壓串聯及多次充放電周期以后，這些組間不平衡的現象就會更加明顯。這將影響電池組的工作效率和使用壽命，會使系統(tǒng)的供電能力下降，甚至可能會威脅到人身安全。因此，在電動汽車的正常工作狀態(tài)下，需要實時監(jiān)測電池組中的各個電池運行狀態(tài)及性能好壞。監(jiān)測的指標通常有電池電壓，電池溫度等，并基于此監(jiān)測參數所計算出的電池的容量，狀態(tài)等內容。在現有的監(jiān)控管理方案中，通常的都是針對鋰離子電池組所做的方案，而其通常的解決方案是利用集成芯片來進行電池組的讀取和采集，可目前的集成芯片每個電池組的電壓承受范圍都是按照鋰電池的單體電池來設計的，其監(jiān)控單體電壓的范圍有限，這就要求集成芯片只能采取跨接的方式讀取鎳氫電池組的電壓，造成了芯片的利用率不高，成本高昂的情況。本專利采用的監(jiān)控方法，解決了監(jiān)控單體電壓的范圍小的情況，可以監(jiān)控通常方法二倍的電壓范圍，適用范圍更廣，更通用。另外一種方案是采用分立元件搭建的電路，可是一般分立元件的電路的可靠性不高，而且使用的方案的價格都比較昂貴。本專利采用的監(jiān)控方法，因為降低了使用芯片的數量，降低了成本，可靠性高。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，其前端電壓采集采用分立元件，后端電壓處理采用線性光耦的方案.提高了電壓采集電壓范圍和可靠性，且后端處理的線性光耦的方案更節(jié)省成本。
[0004]本實用新型的技術方案是這樣實現的:鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，由單體采集電路、電壓處理電路、譯碼器電路和主控制器電路組成，其特征在于:前端采集電路的采集端與電池組連接，電池組內的每個單體電池為串聯，電池組共有28節(jié)電池，前端采集電路對應每節(jié)電池的采集端為AQW216芯片，對應第I節(jié)電池的AQW216芯片的光耦繼電器UlA連接第I節(jié)電池的負極，光耦繼電器UlB連接第I節(jié)電池的正極，兩個光耦繼電器UlA和UlB控制端分別通過限流電阻連接到同一個控制端Cl，依此類推，連接第2節(jié)電池的光耦繼電器U2A和U2B分別通過限流電阻連接到同一個控制端C2 ;每個AQW216芯片的連接的電池單體正極電平都連接到前端采集電路的Uout端，負極電平都連接到前端采集電路的GND_B端；前端采集電路的Uout端和GND_B端作為采集到的單體電池電壓的正負極與電壓處理電路連接，Uout端連接到電壓處理電路中的二極管D49、限流電阻R133和穩(wěn)壓管TVS5最后與放大器U30供電端連接，GND_B端則連接到放大器的“地”引腳，Uout電壓經過R131和R132電阻分壓后連接到放大器的正向輸入端，負向輸入端則通過R134電阻連接到GND_B端。放大器U30的輸出端通過限流電阻R135連接線性光耦器件SLC800的引腳2，SLC800的引腳I連接到GND_B，引腳3連接到Uout，引腳4連接到放大器U30的負向輸入端，引腳6連接到控制系統(tǒng)內部的Vcc電源，引腳5并聯R136連接到地，同時引腳5通過限流電阻連接到后面的放大處理電路并最終形成電壓輸出AN_BAT，實現了單體電壓的采集。
[0005]本實用新型的有益效果是，本實用新型的成本比現有技術成本降低20%~30%，且方案的適用范圍廣，適用于不同電壓范圍的電池組。元器件的供貨周期短，產品穩(wěn)定可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的功能框圖。
[0007]圖2是本實用新型的電壓采集原理圖。
[0008]圖3是本實用新型的后端電壓處理電路。
[0009]圖4是本實用新型的譯碼器控制電路。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:如圖1、2、3、4所示，鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，由單體采集電路、電壓處理電路、譯碼器電路和主控制器電路組成，其特征在于:前端采集電路的采集端與電池組連接，電池組內的每個單體電池為串聯，電池組共有28節(jié)電池，前端采集電路對應每節(jié)電池的采集端為AQW216芯片，對應第I節(jié)電池的AQW216芯片的光耦繼電器UlA連接第I節(jié)電池的負極，光耦繼電器UlB連接第I節(jié)電池的正極，兩個光耦繼電器 UlA和UlB控制端分別通過限流電阻連接到同一個控制端Cl，依此類推，連接第2節(jié)電池的光耦繼電器U2A和U2B分別通過限流電阻連接到同一個控制端C2;每個AQW216芯片的連接的電池單體正極電平都連接到前端采集電路的Uout端，負極電平都連接到前端采集電路的GND_B端；前端采集電路的Uout端和GND_B端作為采集到的單體電池電壓的正負極與電壓處理電路連接，Uout端連接到電壓處理電路中的二極管D49、限流電阻R133和穩(wěn)壓管TVS5最后與放大器U30供電端連接，GND_B端則連接到放大器的“地”引腳，Uout電壓經過R131和R132電阻分壓后連接到放大器的正向輸入端，負向輸入端則通過R134電阻連接到GND_B端。放大器U30的輸出端通過限流電阻R135連接線性光耦器件SLC800的引腳2，SLC800的引腳I連接到GND_B,引腳3連接到Uout，引腳4連接到放大器U30的負向輸入端，引腳6連接到控制系統(tǒng)內部的Vcc電源，引腳5并聯R136連接到地，同時引腳5通過限流電阻連接到后面的放大處理電路并最終形成電壓輸出AN_BAT，實現了單體電壓的采集。
[0011]在圖1中，前端采集電路負責采集由電池組單體電池所引出的電壓。BO代表第一節(jié)電池的負極，BI代表第一節(jié)電池的正極和第二節(jié)電池的負極，各個單體電池串聯起來，直到第28節(jié)電池的正極.而由主控制器電路控制的譯碼器電路起著在某一時刻只有一路單體電池導通的作用.在某一時刻，前端采集電路的單體電池電壓交由電壓處理電路隔離，處理并傳送至主控制器電路分析，并做出響應.[0012]在圖2中，為前端采集電路的工作原理。U1A，U1B為一個AQW216芯片的兩個光耦繼電器，分別負責著單體電池I的負極和正極的電壓采集。由Cl控制端控制同時導通，確保正負極電壓同時采集，傳送到Uout和GND_B。兩者之間的電壓即為單體電池I的電壓。電阻R105和R106的阻值根據光耦繼電器的導通特性來選取，確保光耦繼電器能夠在正常工作范圍之內。同理，U2A，U2B為采集單體電池2的光耦繼電器。通過cl，c2等控制端的控制，每路采集單體電池的正極電平被傳送到Uout端，負極電平被傳送到GND_B端，兩者電壓被送到圖3所示的電路進行處理。
[0013]在圖3中，為電壓處理電路的工作原理。由圖2采集到的Uout和GND_B兩者之間的電壓通過二極管D49，限流電阻R133和穩(wěn)壓管TVS5，然后送給U30穩(wěn)定的供電電壓。并給線性光耦的一個接收端提供電壓。Uout和GND_B之間的電壓加到電阻R131和R132上，在放大器U30的正輸入端形成與電池電壓成正比關系的電壓信號，放大器U30輸出通過限流電阻R135驅動線性光耦器件U31的輸入端對電池的地形成電流回路。穩(wěn)定后的電壓通過U31的接收端，電阻R134對電池電池地形成電流回路，根據放大器U30工作在放大狀態(tài)的工作特性，在U31的輸出端形成電流。在線性光耦的另一個輸出端，計算機系統(tǒng)電源Vcc通過電阻R136形成對采樣系統(tǒng)地的回路。根據線性光電耦合器件的特性，通過電阻R136的電流與通過電阻R134的電流相等，電阻R136上的電壓與電阻R134上的電壓成正比。為確保電壓質量，后面跟著一個電壓跟隨電路，傳送到后面的電路中。
[0014]在圖4中，為譯碼器控制電路原理。由5個3-8譯碼器仍3，仍4，仍5，況7，5個去耦電容C70，C71，C72，Cl 10，兩個上拉電阻，R139，R191，一個極性轉換三極管Q6，和一個限流匹配電阻R192組成。a, b, c, d, e為單片機控制端的5路選通信號。當a, b, c, d, e分別為00000-11100時，C1-C28依次導通，且某一時刻只有一路輸出導通。
【權利要求】
1.鎳氫電池單體電池監(jiān)控處理控制模塊，由單體采集電路、電壓處理電路、譯碼器電路和主控制器電路組成，其特征在于:前端采集電路的采集端與電池組連接，電池組內的每個單體電池為串聯，電池組共有28節(jié)電池，前端采集電路對應每節(jié)電池的采集端為AQW216芯片，對應第I節(jié)電池的AQW216芯片的光耦繼電器UlA連接第I節(jié)電池的負極，光耦繼電器UlB連接第I節(jié)電池的正極，兩個光耦繼電器UlA和UlB控制端分別通過限流電阻連接到同一個控制端Cl，依此類推，連接第2節(jié)電池的光耦繼電器U2A和U2B分別通過限流電阻連接到同一個控制端C2 ;每個AQW216芯片的連接的電池單體正極電平都連接到前端采集電路的Uout端，負極電平都連接到前端采集電路的GND_B端；前端采集電路的Uout端和GND_B端作為采集到的單體電池電壓的正負極與電壓處理電路連接，Uout端連接到電壓處理電路中的二極管D49、限流電阻R133和穩(wěn)壓管TVS5最后與放大器U30供電端連接，GND_B端則連接到放大器的“地”引腳，Uout電壓經過R131和R132電阻分壓后連接到放大器的正向輸入端，負向輸入端則通過R134電阻連接到6冊_8端；放大器U30的輸出端通過限流電阻R135連接線性光耦器件SLC800的引腳2，SLC800的引腳I連接到GND_B，引腳3連接到Uout，引腳4連接到放大器U30的負向輸入端，引腳6連接到控制系統(tǒng)內部的Ncc電源，引腳5并聯R136連接到地，同時引腳5通過限流電阻連接到后面的放大處理電路并最終形成電壓輸出AN_BAT，實現了單體電壓的采集。
【文檔編號】G01R19/00GK203825073SQ201420233378
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】胡博春, 王興武, 劉華斌 申請人:中國第一汽車股份有限公司