一种低功耗串联电池组电源中电池电压测量与控制方法技术领域
本发明涉及一种串联电池组各单体电池电压的测量与控制方法。具体地，本发明使用计算机控制器控制光耦合开关切换单体电池，依次测量各个电池电压。本发明属于电源电压测试技术及相关领域。
背景技术
目前，可充电串联电池组广泛应用于笔记本电脑、通讯、便携式工具、航空航天、电动自行车、电动汽车，太阳能，风力发电及各种储能装置中。单体可充电电池电压一般仅有1.2到4.2伏，而动力电池的电压一般需要十几伏甚至更高，因此需要把大量单体电池串联在一起使用。大量电池的串联使用，在充放电过程中由于各单体电池容量，内阻，温度的偏差，很容易引起各个电池电压的不均衡一致，轻者导致电池组容量的下降和快速衰减，重者导致电池组起火爆炸。为了使电池组的可用容量最大化及提高电池组的安全性和可靠性,串联电池组中的单体电池性能应该尽可能一致,使用中必须对单体电池进行监控,即对单体电池的电压进行精确测量。
串联电池组电压测量的方法有很多,最简单的电压测量方法是用电阻分压的方式来共地测量各个电池电压,该方法主要缺点有二：一是各个电池的分压比不同导致测量精度的不同，特别是在高电位上端的电池，分压比达几十到几百，大大降低了单个电池的测量精度，使用普通10位或12位AD变换器，电压测量偏差达几十到几百毫伏，根本失去了电压测量的意义。二是大阻值电阻的漂移误差和电阻上的较大漏电流导致测量精度低，各电池持续不均衡漏电不仅消耗电池容量还会影响电池组的均衡一致性。另外一种比较常用的方法是每一个单体电池用一个隔离运算放大器把电池电压转换为统一参考地的电压,这虽然能避免用电阻分压造成的精度，漂移误差和漏电流的问题;但是高精度隔离运算放大器体积大且价格高,达到毫伏级精度困难，只适合于测量精度要求不高且不考虑漏电流和成本的场合。本发明采用使用计算机控制器控制光耦合开关切换，依次测量各个电池电压。测量电路简单、成本低,且性能优良,在实际使用中有着很大的优势。
发明内容
为了避免现有测量串联电池组各单体电池电压累积误差逐渐变大，不能保证每节电池电压测量精度，耗电大，成本高的问题，本发明提供一种切换每节电池的两个电极的方法，可用较少的光耦开关，低功耗精确测量任意n节串联电池组中每个单体的电压值。
本发明所采用的技术方案如图1所示：电池组中BAT1负极接光耦开关S1，BAT1,BAT2,BAT3,BAT4,BAT5,BAT6,BAT7,BAT8,BAT9,BAT10,BATn-1，BATn的正极分别连接开关S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11,Sn,Sn+1,其中S1，S3，S5，S7，S9,S11,Sn+1另一端相连之后再与SS1，SS2相连，而S2,S4,S6,S8,S10,Sn另一端相连之后再与SS3,SS4相连，SS1,SS3另一端相连之后与R2相连，SS2，SS4另一端相连后与R1相连，R1另一端分别接R4和LM1，R2另一端分别接R3和LM1，R3另一端运放LM1输出，LM1输出接控制器的AD1脚，电源的地分别接LM1和R4另一端，VCC接LM1，其中控制器IO1到IOn+1分别控制S1到Sn+1开关,IF1到IF4分别控制SS1到SS4开关。
本发明的效果是电路简单，成本低廉，用普通精度AD转换器就实现任意n节串联电池组中每个单体的电压值的精确测量，所需的光耦开关S只要n+1个，并且在不测量各个单体电池时电路不额外消耗任何电池的电量。
下面结合附图1和实施例对发明进一步说明。
图1中，BAT1,BAT2,BAT3,BAT4,BAT5,BAT6,BAT7,BAT8,BAT9,BAT10,
BATn-1，BATn是n节串联的电池，S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11,Sn,Sn+1，SS1，SS2，SS3，SS4是光耦开关，R1，R2，R3，R4是电阻，LM1是集成运算放大器，U1是计算机控制器。
具体实施方式：
电池组中BAT1负极接光耦开关S1，BAT1,BAT2,BAT3,BAT4,BAT5,BAT6,
BAT7,BAT8,BAT9,BAT10,BATn-1，BATn的正极分别连接开关S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11,Sn,Sn+1,其中S1，S3，S5，S7，S9,S11,Sn+1另一端相连之后再与SS1，SS2相连，而S2,S4,S6,S8,S10,Sn另一端相连之后再与SS3,SS4相连，SS1,SS3另一端相连之后与R2相连，SS2，SS4另一端相连后与R1相连，R1另一端分别接R4和LM1，R2另一端分别接R3和LM1，R3另一端运放LM1输出，LM1输出接控制器的AD1脚，电源的地分别接LM1和R4另一端，VCC接LM1，其中控制器IO1到IOn+1分别控制S1到Sn+1开关,IF1到IF4分别控制SS1到SS4开关。
测量电池BAT1时，控制器控制IO1、IO2使S1，S2闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF1、IF4使SS1、SS4闭合，控制IF2，IF3使SS2、SS3断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT2时，控制器控制IO2、IO3使S2，S3闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT3时，控制器控制IO3、IO4使S3，S4闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF1、IF4使SS1、SS4闭合，控制IF2，IF3使SS2、SS3断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT4时，控制器控制IO4、IO5使S4，S5闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT5时，控制器控制IO5、IO6使S5，S6闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF1、IF4使SS1、SS4闭合，控制IF2，IF3使SS2、SS3断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT6时，控制器控制IO6、IO7使S6，S7闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT7时，控制器控制IO7、IO8使S7，S8闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF1、IF4使SS1、SS4闭合，控制IF2，IF3使SS2、SS3断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT8时，控制器控制IO8、IO9使S8，S9闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT9时，控制器控制IO9、IO10使S9，S10闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF1、IF4使SS1、SS4闭合，控制IF2，IF3使SS2、SS3断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BAT10时，控制器控制IO10、IO11使S10，S11闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。
测量电池BATn时，控制器控制IOn、IOn+1使Sn，Sn+1闭合，控制器控制其他IO口使其他开关闭合，控制器控制IF2、IF3使SS2、SS3闭合，控制IF1，IF4使SS1、SS4断开，这时电池采样是上正下负接入运放LM1后，LM1输出后由控制器AD1采集到正确的电压值。