來(lái)源：現(xiàn)代電子技術(shù) 作者：張利國(guó) 蔣京頤

    1 引 言

    應(yīng)急電源多采用蓄電池提供能源，為了獲得足夠高的電壓通常采用多塊電池串聯(lián)的方式進(jìn)行工作，例如用24、32或48節(jié)鉛酸蓄電池組成。電池組的失效往往是從單塊電池失效開始的，尤其對(duì)于使用時(shí)間較長(zhǎng)但又不超過(guò)使用期限的電池組，依靠維護(hù)人員的日常檢查既耗時(shí)又不方便，也不符合現(xiàn)代管理的需要。因此，對(duì)于單塊電池的電壓進(jìn)行自動(dòng)巡檢，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就變得極為重要。而對(duì)電池組單塊電池電壓進(jìn)行測(cè)量存在以下主要技術(shù)難點(diǎn)。

    (1)從降低成本角度考慮可采用多路選擇方式測(cè)量，但是其電壓范圍超出了標(biāo)準(zhǔn)模擬[1]開關(guān)產(chǎn)品的工作電壓范圍而采用機(jī)械繼電器將在速度、使用壽命、工作的可靠性方面都難以令人滿意。

    (2)為確保測(cè)量的精度，單元電池采用懸浮測(cè)量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮信號(hào)采集電路與信號(hào)處理電路采取有效的電氣隔離。

    (3)由于電池組串聯(lián)電池?cái)?shù)的增加，測(cè)量電路的功耗難于降低。國(guó)內(nèi)已有很多關(guān)于單個(gè)單元電池的端電壓側(cè)測(cè)量方法的提出，構(gòu)造電阻網(wǎng)絡(luò)提取電壓、繼電器切換和v／f轉(zhuǎn)換無(wú)觸點(diǎn)采樣提取電壓。

    2 串聯(lián)電池組測(cè)量方法

    2．1 電阻網(wǎng)絡(luò)提取電壓

    從理論上分析這種方法是可行的，但在實(shí)際中卻難以實(shí)現(xiàn)。比如，24節(jié)標(biāo)稱電壓為12 v蓄電池，單節(jié)電池測(cè)試精度為o．5％的測(cè)試系統(tǒng)，單節(jié)電池測(cè)試絕對(duì)誤差為±60 mv，24節(jié)串聯(lián)積累的絕對(duì)誤差可達(dá)1．44 v，顯然，其相對(duì)誤差可達(dá)到12％，這在應(yīng)急電源監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)造成誤報(bào)警，所以不能滿足應(yīng)急電源監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

    2．2 繼電器切換提取電壓[2]

    傳統(tǒng)的比較成熟的測(cè)試方法是用繼電器和大的電解電容做隔離處理，基本原理如圖1所示。

    其基本的測(cè)試原理是：首先將繼電器閉合到a區(qū)，對(duì)電解電容充電；測(cè)量時(shí)把繼電器閉合到b區(qū)，將電解電容和蓄電池隔離開來(lái)，由于電解電容保持有該蓄電池的電壓信號(hào)，因此，測(cè)試部分只需測(cè)電解電容上的電壓，即可得到相應(yīng)的蓄電池電壓。此方法具有原理簡(jiǎn)單、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。但是由于繼電器存在著機(jī)械動(dòng)作慢，使用壽命低等缺陷，實(shí)踐證明，根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)裝置在速度、使用壽命、工作的可靠性方面都難以令人滿意。為解決上面問(wèn)題可將機(jī)械繼電器改用光耦繼電器，這樣無(wú)需外加電解電容提高了可靠性，速度和使用壽命也隨之達(dá)到要求，但相對(duì)成本要大大提高。

    2．3 v／f轉(zhuǎn)換無(wú)觸點(diǎn)采樣提取電壓

    v／f轉(zhuǎn)換無(wú)觸點(diǎn)采樣提取電壓方法雖有提出，但是目前還沒(méi)有應(yīng)用到解決較多電池串聯(lián)后單體電壓測(cè)量中，本文就借助v／f轉(zhuǎn)換方法，考慮前面提出的單元電池電壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)存在的主要技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套單元電池電壓測(cè)量系統(tǒng)。

    3 單元電池電壓測(cè)量系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)方案

    在本系統(tǒng)中主要完成以下幾方面的功能。其總體實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

    3．1 工作原理

    信號(hào)采集采用v／f轉(zhuǎn)換的方法，單元電池采用分別采樣，取單元電池的端電壓經(jīng)分壓(降低功耗)后作為v／f轉(zhuǎn)換的輸入，分壓電阻的分散性可通過(guò)v／f轉(zhuǎn)換電路調(diào)整。v／f轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出通過(guò)光電隔離器件送到模擬開關(guān)，處理器通過(guò)控制模擬開關(guān)采集頻率信號(hào)。數(shù)據(jù)采集電路與數(shù)據(jù)處理電路采用光電隔離和變壓器隔離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩者之間電氣上的隔離。

    整機(jī)設(shè)計(jì)從功耗和儀表機(jī)械外形考慮