CN102025170A - 显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，该系统包括充电电流采样电路、放电电流采样电路、电压采样电路、温度采样电路、单片机电路、显示器电路、485通讯电路、计算与控制模板、保护电路、蜂鸣器电路，所述的充电电流采样电路、放电电流采样电路实时采集电流变化信号，将电流变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的温度采样电路采集蓄电池的温度变化信号，将温度变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的电压采集电路采集蓄电池的电压变化信号并将其发送给单片机电路，所述的单片机电路对收到的信号进行处理。与现有技术相比，本发明具有电量计算准确、通讯功能强等优点。

Description

显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统

技术领域

本发明涉及一种电源管理系统，尤其是涉及一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统。

背景技术

随着新型绿色能源利用的不断发展，许多能源利用方案(例如太阳能、风能等)都依赖于蓄电池将短时获得的电能储存在蓄电池中，利用积少成多的电能为负载设备提供运行供电。实际使用过程中，设备负载会由于人们的即时需要发生0％～100％之间的变化，为了在这样的应用条件下，准确报告蓄电池的即时容量尤为重要，利用计算机对蓄电池的电量补充(充电)和使用(放电)的不间断地循环计算可以实现这个目的。

同时这些新能源的利用，首先被使用到距离实际供电设备较远和无人值守的系统，采用具有通讯能力、可以记录工作过程中各种参数和报警、具有自我保护功能的电源管理系统，将有利于系统的远程诊断、故障原因分析和快速恢复。

但是，目前市场上的产品，都是通过测量蓄电池的即时电压来折算成蓄电池的即时容量，由于在确定的蓄电池供电的电路中，蓄电池的两端的电压会因为负载的变化而发生变化。因此对于恒定负载，这样的方法在一定程度可以大致地折算出蓄电池的实时容量，但是对于变化负载，这样的方法就无法根据电压的高低来折算出蓄电池的实时容量。

同时现在市场的蓄电池保护电路都采用模拟电路实现，由模拟电路构建起来的保护电路使用元器件多、体型较大、精确度较差和检测调试复杂时间较长。现在市场上的通用产品都不具有日志、通讯功能。

本文中出现的485通讯电路由485芯片和一些电路元器件组合而成，该电路遵循RS-485通讯标准。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有日志与通讯功能的显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，该系统包括充电电流采样电路、放电电流采样电路、电压采样电路、温度采样电路、单片机电路、显示器电路、485通讯电路、计算与控制模板、保护电路、蜂鸣器电路，所述的充电电流采样电路、放电电流采样电路实时采集电流变化信号，将电流变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的温度采样电路采集蓄电池的温度变化信号，将温度变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的电压采集电路采集蓄电池的电压变化信号并将其发送给单片机电路，所述的单片机电路对收到的信号进行处理，该处理过程中的参数计算、逻辑判断、数据保存、报警等通过计算与控制模板来控制，所述的单片机处理完后通过显示器电路对计算与监测的数据进行实时显示、通过485通讯电路向其它控制设备、日志读取设备输出有关信息。

该系统具体工作流程如下：

1)系统启动；

2)初始化相关设备和端口；

3)单片机判断是否有通讯指令；

4)若判断为是，则执行指令并回应，然后返回3)；

5)若判断为否，则判断是否按下功能键；

6)若判断为是，则检查功能键要求并显示对应的数据，然后返回3)；

7)若判断为否，则收集各采样数据并过滤信号毛刺；

8)判断信号是否异常；

9)若为是，则蜂鸣器报警，并判断是否需要切断负载，若为否则返回3)，若为是则切断负载；

10)若为否，则计算电量、记录时间电量值和其他参数值并保存；

11)显示器显示电量；

12)单片机向485电量输出数值，并返回3)。

所述的485通讯电路输出的有关数据包括电量、充电电流、放电电流、蓄电池电压、温度和报警信息。

所述的保护电路当负载电流超过设定值或者累积负载达到设定值时、当蓄电池电压低于最低工作电压时切断负载供电。

所述的蜂鸣器电路当系统发生保护、异常或者故障的时发出声音报警。

所述的单片机电路对电量的计算如下：

${\∫}_0^{\∞}\mathrm{acidt}$

其中i是针对蓄电池的实时充放电电流之和；

a是负载电流的调整系统，当负载电流大于10小时放电电流时，a＜100％，当负载电流小于10小时放电电流时，a＞100％；

c是环境温度调整系数，当温度较低的时候，c值较小。

所述的485通讯电路按照串行通讯协议与外部通讯，每个协议指令由六个字段组成，分别为起始位、目标设备地址、指令长、指令类型、指令码、校验码。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用单片机可以精确地计算充电回路、放电回路、分支电路和电池的电压电流参数，计算得到的蓄电池容量准确，不随负载的变化而变化。

2、具有较强的通讯功能，可以将相关参数，通过通讯接口，以设定的协议，传输给各相关设备，有利于各系统对蓄电池供电参数的全面了解，使得那些系统工作更加稳定可靠。

3、采用高度集成化的单片机和数字电路，省去许多体积较大的模拟元器件、产品变得更加小巧，可以更加方便地安装在各种蓄电池系统中，并且系统运行可靠性提高。采用单片机的对采用数据计算结果对蓄电池和负载设备进行工作保护，阀值控制准确，保护精度高，避免了模拟保护电路长时间和复杂检测调试过程。采用单片机的内部存储容量，可以方便地对系统的工作过程进行记录，有利于系统的检查、诊断和维护。采用单片机后，用程序计算结果来替代以往的模拟比较电路，使得产品生产工序更加简单、成品率高、成本降低。

附图说明

图1为本发明显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统的硬件结构示意图；

图2为本发明显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，该系统包括充电电流采样电路1、放电电流采样电路2、电压采样电路3、温度采样电路4、单片机电路5、显示器电路6、485通讯电路7、计算与控制模板8、保护电路9、蜂鸣器电路10，所述的充电电流采样电路1、放电电流采样电路2实时采集电流变化信号，将电流变化信号转化为电压信号后发给单片机电路5，所述的温度采样电路4采集蓄电池的温度变化信号，将温度变化信号转化为电压信号后发给单片机电路5，所述的电压采集电路3采集蓄电池的电压变化信号并将其发送给单片机电路5，所述的单片机电路5对收到的信号进行处理，该处理过程中的参数计算、逻辑判断、数据保存、报警等通过计算与控制模板8来控制，所述的单片机处理完后通过显示器电路6对计算与监测的数据进行实时显示、通过485通讯电路7向其它控制设备12、日志读取设备和软件13输出电量、充电电流、放电电流、蓄电池电压、温度和报警信息。

电流采样电路1联接在发电系统或者充电电路14和蓄电池11的回路中，使得电流采样电路1可以正确地采集到蓄电池11充电电流；电流采样电路2联接在蓄电池11和放电负载15的回路中，使得电流采样电路2可以正确地采集到蓄电池11放电电流；

过流保护电路9联接在蓄电池11和放电负载15的回路中，使得保护电路9工作时，蓄电池11和放电负载15之间的供电被切断。由于电流采样电路2同时联接在蓄电池11和放电负载15的回路中，因此可以监测电流值是否为零来判断过流保护电路工作是否有效。电压采样电路3联接在蓄电池11的两端，可以测得蓄电池11的实时电压变化。温度采样电路4安装在蓄电池11的侧壁，可以测得蓄电池温度变化。如果充电电流和放电电流的比较小，可以将电流采样电路1、电流采用电路2、电压采样电路3、温度采样电路4和过流保护电路9布置在主板上；如果如果充电电流和放电电流的比较大，可以将这些采样和保护电路分别布置在多个线路板上，使其安装在最接进采样线路。485通讯电路7是本系统和其它控制设备的数据和指令接口，当需要和其它设备通讯时，将485通讯电路7的接口连接到对方设备的485接口；当需要从本系统的存储器中读出电量和参数日志时，可以将485接口连接到相应的电脑上，使得本系统和电脑进行通讯就可。

当系统启动后，系统有就可以开始对各项参数及蓄电池电量进行实时检测、计算并通过485通讯电路接口向外输出个监测参数和计算结果。

如图2所示，本发明的具体流程如下：

第101步，系统启动；

第102步，初始化相关设备和端口；

第103步，单片机判断是否有通讯指令；

第104步，若判断为是，则执行指令并回应，然后返回第103步；

第105步，若判断为否，则判断是否按下功能键；

第106步，若判断为是，则检查功能键要求并显示对应的数据，然后返回3)；

第107步，若判断为否，则收集各采样数据并过滤信号毛刺；

第108步，判断信号是否异常；

第109步，若为是，则蜂鸣器报警，并判断是否需要切断负载，若为否则返回3)，若为是则切断负载；

第110步，若为否，则计算电量、记录时间电量值和其他参数值并保存；

第111步，显示器显示电量；

第112步，单片机向485电量输出数值，并返回3)。

本发明的蓄电池也可以为蓄电池组。

所述的485通讯电路7按照串行通讯协议与外部通讯，每个协议指令由六个字段组成，分别为起始位、目标设备地址、指令长、指令类型、指令码、校验码，起始位标识一条指令开始，目标识别地址描述指令即将发往的设备，指令长描述指令后续部份的长度，指令类型描述指令所要执行的工作或者通讯，指令码描述要求目标识别所进行的具体工作或者传输数据的内容，校验码是对指令长开始的后四个字段的chesksum计算值。

Claims (7)

1.一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，该系统包括充电电流采样电路、放电电流采样电路、电压采样电路、温度采样电路、单片机电路、显示器电路、485通讯电路、计算与控制模板、保护电路、蜂鸣器电路，所述的充电电流采样电路、放电电流采样电路实时采集电流变化信号，将电流变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的温度采样电路采集蓄电池的温度变化信号，将温度变化信号转化为电压信号后发给单片机电路，所述的电压采集电路采集蓄电池的电压变化信号并将其发送给单片机电路，所述的单片机电路对收到的信号进行处理，该处理过程中的参数计算、逻辑判断、数据保存、报警等通过计算与控制模板来控制，所述的单片机处理完后通过显示器电路对计算与监测的数据进行实时显示、通过485通讯电路向其它控制设备、日志读取设备输出有关信息。

2.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，该系统具体工作流程如下：

1)系统启动；

2)初始化相关设备和端口；

3)单片机判断是否有通讯指令；

4)若判断为是，则执行指令并回应，然后返回3)；

5)若判断为否，则判断是否按下功能键；

6)若判断为是，则检查功能键要求并显示对应的数据，然后返回3)；

7)若判断为否，则收集各采样数据并过滤信号毛刺；

8)判断信号是否异常；

9)若为是，则蜂鸣器报警，并判断是否需要切断负载，若为否则返回3)，若为是则切断负载；

10)若为否，则计算电量、记录时间电量值和其他参数值并保存；

11)显示器显示电量；

12)单片机向485电量输出数值，并返回3)。

3.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，所述的485通讯电路输出的有关数据包括电量、充电电流、放电电流、蓄电池电压、温度和报警信息。

4.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，所述的保护电路当负载电流超过设定值或者累积负载达到设定值时、当蓄电池电压低于最低工作电压时切断负载供电。

5.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，所述的蜂鸣器电路当系统发生保护、异常或者故障的时发出声音报警。

6.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，所述的单片机电路对电量的计算如下：

${\∫}_0^{\∞}\mathrm{acidt}$

其中i是针对蓄电池的实时充放电电流之和；

a是负载电流的调整系统，当负载电流大于10小时放电电流时，a＜100％，当负载电流小于10小时放电电流时，a＞100％；

c是环境温度调整系数，当温度较低的时候，c值较小。

7.根据权利要求1所述的一种显示式计算型蓄电池即时电量充放电保护管理系统，其特征在于，所述的485通讯电路按照串行通讯协议与外部通讯，每个协议指令由六个字段组成，分别为起始位、目标设备地址、指令长、指令类型、指令码、校验码。

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