CN103048627B - 一种蓄电池配组仪的配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池配组仪，分压电路与调理电路相连，调理电路与A/D采样模块相连，A/D采样模块与MCU主控电路相连；所述MCU主控电路还分别与键盘输入模块相连、LCD显示模块相连及USB通讯模块相连；所述USB通讯模块与上位机连接。本发明还公开了该配组仪采用的配组方法。采用上述技术方案，具备配组数据采集、存储、通讯、自动配组、存储与打印配组报告等常用功能；增强了蓄电池配组仪的一致性，从而提高蓄电池配组成功率；配组方式简单、直观、高效，便捷；成本低，使用简单方便，能够以更科学、更快捷的手段来直接评估蓄电池的好坏优劣。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池的技术领域。具体地说，本发明涉及一种便携式蓄电池配组仪。另外，本发明还涉及该蓄电池配组仪采用的配组方法。
背景技术
目前，国内大多数蓄电池生产厂家仍然采用原始的人工配组方法，不仅耗时，而且耗力。市场上已经出现了一些配组仪产品，虽然采用先进的电流跟踪技术使精度大幅提高，可同时测试多组蓄电池，并自动打印配组报告，但这些配组仪普遍存在以下所述的诸多弊端：
现有的配组仪产品不能实现对蓄电池放电过程监测的一致性，以致所测的每组蓄电池的电压可比性比较差，从而影响电池配组成功率；
现有配组仪采用并联充放电方式进行蓄电池配组，对传统的串联充放电配组工艺流程有很大的变动，需要企业更换充放电设备后才能使用，使得配组仪造价昂贵；
每个电池单独控制，造成电路复杂程度提高，成本大幅增加，而且采集端子长时间接在蓄电池上，容易被电池酸液腐蚀，从而造成各路采集端子接触电阻的大小差异较大，引起较大的采集偏差，影响电池配组成功率。
现有的一些配组仪还存在电压检测比较困难、精度难以保证等问题。
发明内容
本发明提供一种蓄电池配组仪，其目的是实现对蓄电池放电过程监测的一致性、提高配组效率及降低设备复杂程度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明所提供的蓄电池配组仪，用于多组蓄电池的配组及评估蓄电池性能的优劣，所述的蓄电池配组仪包括MCU主控电路、A/D采样模块、调理电路、键盘输入模块、LCD显示模块、分压电路、USB通讯模块、上位机；所述的分压电路与调理电路相连，调理电路与A/D采样模块相连，A/D采样模块与MCU主控电路相连；所述MCU主控电路还分别与键盘输入模块相连、LCD显示模块相连及USB通讯模块相连；所述USB通讯模块与上位机连接。
所述的蓄电池配组仪还设有电源及电压监测模块。
所述MCU主控电路的主控芯片采用C8051F340。
所述A/D采样模块采用四位半精密模数转换器TLC7135C作为模数转换器。
所述LCD显示模块采用OCMJ4X8C-14液晶显示器。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的蓄电池配组仪的配组方法，其技术方案是：
在进行配组时，采用对所测蓄电池电压进行补差处理的方法，需要在配组过程中获得补差数据：为此，要从电池生产厂家获得同一批生产出的蓄电池若干个，在充放电平台上对蓄电池进行充放电检测；在蓄电池放电到额定电压值时开始检测电压，每隔一秒检测一次，持续30分钟；或者蓄电池电压降到某一设定值时停止检测，记录每一秒所测蓄电池电压数据，并依照同样的方法对其他多个蓄电池进行测量，最后对所记录数据进行处理，舍去所测各个蓄电池在同一时间所测电压的最大值、最小值，取其平均值，生成配组补差数据；
当测量一组蓄电池电压时，选择同一组第一台蓄电池测量时间作参考基准，经过时间t秒后再测量第二台蓄电池电压，通过USB通讯模块将第二台蓄电池电压传送给所述上位机，所述上位机在配组补差数据中找出与所测电压值误差最小的电压值U1；在配组补差数据中，所述上位机再以U1为基准找出时间t秒之前的电压值U2，通过所述上位机对U1、U2做减法运算，并将差值与所测第二台蓄电池的电压做加法运算，进行电压补差处理；同理，可以测得同一时间各个蓄电池的放电电压，即实现同一组蓄电池放电过程监测的一致性；
在测量时，先选择好蓄电池组号，通过所述键盘输入模块进行按键选择配组仪相应主界面模式，所述配组仪的主界面模式包括配组模式、补差模式、直流电压测量模式、USB模式、按键确认进入电压测量模式；当测量蓄电池电压稳定后，按确认键存储电压值和测量时间；存储成功后，进入下次测量；每测量一台蓄电池存储一次，存储结果通过所述USB通讯模块存储到所述上位机，所述上位机通过已生成的配组补差数据，对所传送结果进行补差处理，得到蓄电池在同一时间的放电曲线；通过比较蓄电池放电曲线，实现蓄电池高效便捷的配组。
本发明采用上述技术方案，提供了一种便携式蓄电池智能配组仪，该配组仪不仅具备配组数据采集、存储、通讯、自动配组、存储与打印配组报告等常用功能，而且还具有自动生成配组补差数据和拟合电池放电曲线的功能，增强了蓄电池配组仪的一致性，从而提高蓄电池配组成功率；通过对所测蓄电池放电曲线的比较，选择所测蓄电池放电曲线较一致的配成一组，这种配组方式不仅简单、直观，而且高效，便捷；成本低，使用简单方便，保留了传统的配组工艺的功能，具有对蓄电池电压数据高实时、高精度采集，以及与上位机进行通讯、数据传输、对数据进行保存、查询和删除的功能和极高的配组成功率；能够更直观、更高效、更便捷的实现对蓄电池的配组；同时还能够以更科学、更快捷的的手段来直接评估蓄电池的好坏优劣。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明的蓄电池配组仪的结构框图；
图2为图1中的MCU主控电路图；
图3为图1中的电源及电压监测模块电路图；
图4为图1中的A/D采样模块电路图；
图5为图1中的调理电路图；
图6为图1中的LCD显示模块电路图；
图7为图1中的键盘输入模块电路图；
图8为图1中的分压电路图；
图9为图1中的USB通讯模块电路图。
图1中标记为：
1、MCU主控电路，2、电源及电压监测模块，3、A/D采样模块，4、调理电路，5、键盘输入模块，6、LCD显示模块，7、分压电路，8、USB通讯模块，9、上位机。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1至图9所示的本发明的结构，为一种便携式蓄电池智能配组仪，用于多组蓄电池的配组及评估蓄电池性能的优劣，快速准确的对蓄电池进行配组。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现对蓄电池放电过程监测的一致性、提高配组效率、实现配组仪对蓄电池快速准确的配组及降低设备复杂程度的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明所提供的蓄电池配组仪，所述的蓄电池配组仪包括MCU主控电路1、A/D采样模块3、调理电路4、键盘输入模块5、LCD显示模块6、分压电路7、USB通讯模块8、上位机9；所述的分压电路7与调理电路4相连，调理电路4与A/D采样模块3相连，A/D采样模块3与MCU主控电路1相连；所述MCU主控电路1还分别与键盘输入模块5相连、LCD显示模块6相连及USB通讯模块8相连；所述USB通讯模块8与上位机9连接。
所述USB通讯模块8实现配组仪与所述上位机9的通讯，将测量的数据传给所述上位机9作配组处理，所述配组仪主界面模式有配组模式、补差模式、直流电压测量模式。通过所述的键盘输入模块5可以选择配组仪相应主界面模式。
所述的USB通讯模块8与所述MCU主控电路1主控芯片C8051F340的D+、D-、GND、VBUS口相连，主要用于实现配组仪与所述上位机9的通讯，将测量的数据传给所述上位机9，所述上位机9通过已生成的配组补差数据对所测量结果进行补差处理，并由所述上位机9作配组处理。
所述LCD显示模块6显示实时电压数据和所测电池组别、台号。
所述的LCD显示模块6采用LCD12864液晶显示，LCD12864与所述MCU主控电路1主控芯片C8051F340的P3口相连。
所述调理电路4主要功能是把所述分压电路7所输出电池电压信号调理转换成所述A/D采样模块3输入所允许的电压信号。
本发明针对现有技术中配组仪的弊端，提出了以上所述的便携式蓄电池智能配组仪，该配组仪不仅具备配组数据采集、存储、通讯、自动配组、存储与打印配组报告等常用功能，而且还具有自动生成配组补差数据和拟合电池放电曲线的功能，增强了蓄电池配组仪的一致性，从而提高蓄电池配组成功率。本发明的便携式蓄电池配组仪主要是采用了一种电压补差处理方法，通过补差处理能对所有电池放电过程的监测做到一致性。
所述的蓄电池配组仪还设有电源及电压监测模块2。所述电源及电压监测模块2给主控芯片C8051F340、所述A/D采样模块3、所述调理电路4、所述LCD显示模块6提供所需的工作电压并对电池盒输入电压进行监测。
所述电源及电压监测模块2主要功能是设定电路的动作电压以及给主控芯片C8051F340、A/D采样模块3、调理电路4、LCD显示模块6提供所需的工作电压。
所述分压电路7采用稳压管与电阻并联，使采样的电池电压适合于所述A/D采样模块3采样输入所允许的最大电压。由于蓄电池电压通常大于A/D采样输入所允许的最大电压，所以可以采用此设计电路作为所述配组仪的分压电路。
所述MCU主控电路1的主控芯片采用C8051F340，实现系统资源配置和与各模块连接。由C8051F340构成的微控制器电路主要包括数字外设、模拟外设，如USB控制器、电压调整器、存储器、时钟源等。采用C8051F340作为MCU主控电路芯片可以很容易的实现系统各部分的资源配置与连接。
所述A/D采样模块3采用四位半精密模数转换器TLC7135C作为模数转换器。
所述A/D采样模块3采用精度高、抗干扰能力强的模数转换芯片TLC7135C，该芯片是一种四位半精密模数转换芯片，采用多路BCD码输出，输入阻抗高，能够自动调零，具有精确的差分输入电路、较低的翻转误差和超、欠压输出信号。
该芯片将所述调理电路4输出的电压信号转换成数字信号送给主控芯片C8051F340，所述MCU主控电路1将每次测量的数据存储到主控芯片C8051F340的存储单元，每测完一组数据通过所述USB通讯模块8一次性传送给所述上位机9，并通过所述键盘输入模块5选择所需配组模式，所述上位机9通过已生成的配组补差数据对所传送结果进行补差处理，得到蓄电池在同一时间的放电曲线，并通过所述LCD显示模块6实时显示所测蓄电池的电压值、组号和台号。
所述A/D采样模块3选用芯片TLC7135C，所述芯片TLC7135C的UR、OR、STROBE、POL、B1、B2、B4、B8口分别与所述MCU主控电路1主控芯片C8051F340的P1.7、P1.6、P0.6、P1.4、P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口相连，其主要功能是将A/D口上的电压信号转换成数字信号送给所述主控芯片C8051F340，所述A/D采样电路是采用TLC7135C作为模数转换器，TLC7135C是一种四位半精密模数转换器，它具有以下特性：如0V电压输入对应零值输出，1pA典型输入电流，正值差分输入，多路BCD码输出，较低的翻转误差，用UART或微处理器控制信号允许的接口，TTL兼容输出等，因为它有如此特性，所以容易实现所述发明配组仪数据的采集和微处理器的数据通信。
所述LCD显示模块6采用OCMJ4X8C-14液晶显示器。
所述的键盘输入模块5与所述MCU主控电路1主控芯片C8051F340的P4口相连，主要用于操作员选择配组仪工作模式。
本发明的有益效果如下：
通过对所测蓄电池放电曲线的比较，选择所测蓄电池放电曲线较一致的配成一组，这种配组方式不仅简单，直观，而且高效，便捷；
本发明的便携式蓄电池智能配组仪，成本低，使用简单方便，保留了传统的配组工艺，具有对蓄电池电压数据高实时、高精度采集，以及与上位机进行通讯、数据传输、对数据进行保存、查询和删除的功能和极高的配组成功率。能够更直观，更高效，更便捷的实现对蓄电池的配组；
同时还能够以更科学、更快捷的的手段来直接评估蓄电池的好坏优劣。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的蓄电池配组仪的配组方法，其技术方案是：
在进行配组时由于对每一台蓄电池的测量不可能同时进行，而实际要求的是对所有蓄电池放电过程的监测要保持一致性，即蓄电池在同一时间所测放电电压才有可比性。为了克服此种困难，在进行配组时，
采用了对所测电池电压进行补差处理的方法，所述便携式蓄电池配组仪关键的一部分就是配组过程中补差数据的获得，为此需要从电池生产厂家获得同一批生产出来的蓄电池若干个，在充放电平台上对电池进行充放电检测，在蓄电池放电到额定电压值时开始检测电压，每隔一秒检测一次，持续30分钟或者蓄电池电压降到某一设定值时停止检测，记录每一秒所测蓄电池电压数据，并依照同样的方法对其他多个蓄电池进行测量，最后对所记录数据进行处理，舍去所测各个蓄电池在同一时间所测电压的最大值，最小值，取其平均值生成配组补差数据。
当测量一组蓄电池电压时，选择同一组第一台蓄电池测量时间作参考基准，经过时间t秒后再测量第二台蓄电池电压，通过USB通讯模块8将第二台蓄电池电压传送给所述上位机9，所述上位机9在配组补差数据中找出与所测电压值误差最小的电压值U1；在配组补差数据中，所述上位机9再以U1为基准找出时间t秒之前的电压值U2，通过所述上位机9对U1、U2做减法运算，并将差值与所测第二台蓄电池的电压做加法运算，进行电压补差处理；同理，可以测得同一时间各个蓄电池的放电电压，即实现同一组蓄电池放电过程监测的一致性；
在测量时，先选择好蓄电池组号，通过所述键盘输入模块5进行按键选择配组仪相应主界面模式，所述配组仪的主界面模式包括配组模式、补差模式、直流电压测量模式、USB模式、按键确认进入电压测量模式；当测量蓄电池电压稳定后，按确认键存储电压值和测量时间；存储成功后，进入下次测量；每测量一台蓄电池存储一次，存储结果通过所述USB通讯模块8存储到所述上位机9，所述上位机9通过已生成的配组补差数据，对所传送结果进行补差处理，得到蓄电池在同一时间的放电曲线；通过比较蓄电池放电曲线，实现蓄电池高效便捷的配组。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种蓄电池配组仪的配组方法，所述的蓄电池配组仪用于多组蓄电池的配组及评估蓄电池性能的优劣，其包括MCU主控电路(1)、A/D采样模块(3)、调理电路(4)、键盘输入模块(5)、LCD显示模块(6)、分压电路(7)、USB通讯模块(8)、上位机(9)；
所述的蓄电池配组仪还设有电源及电压监测模块(2)；
所述的分压电路(7)与调理电路(4)相连，调理电路(4)与A/D采样模块(3)相连，A/D采样模块(3)与MCU主控电路(1)相连；
所述MCU主控电路(1)还分别与键盘输入模块(5)、LCD显示模块(6)及USB通讯模块(8)相连；
所述MCU主控电路(1)的主控芯片采用C8051F340；
所述A/D采样模块(3)采用四位半精密模数转换器TLC7135C作为模数转换器；
所述LCD显示模块(6)采用OCMJ4X8C-14液晶显示器；
其特征在于，所述的配组方法为：
在进行配组时，采用对所测蓄电池电压进行补差处理的方法，需要在配组过程中获得补差数据：为此，要从电池生产厂家获得同一批生产出的蓄电池若干个，在充放电平台上对蓄电池进行充放电检测；在蓄电池放电到额定电压值时开始检测电压，每隔一秒检测一次，持续30分钟；或者蓄电池电压降到某一设定值时停止检测，记录每一秒所测蓄电池电压数据，并依照同样的方法对其他多个蓄电池进行测量，最后对所记录数据进行处理，舍去所测各个蓄电池在同一时间所测电压的最大值、最小值，取其平均值，生成配组补差数据；
当测量一组蓄电池电压时，选择同一组第一台蓄电池测量时间作参考基准，经过时间t秒后再测量第二台蓄电池电压，通过USB通讯模块(8)将第二台蓄电池电压传送给所述上位机(9)，所述上位机(9)在配组补差数据中找出与所测电压值误差最小的电压值U1；在配组补差数据中，所述上位机(9)再以U1为基准找出时间t秒之前的电压值U2，通过所述上位机(9)对U1、U2做减法运算，并将差值与所测第二台蓄电池的电压做加法运算，进行电压补差处理；同理，可以测得同一时间各个蓄电池的放电电压，即实现同一组蓄电池放电过程监测的一致性；
在测量时，先选择好蓄电池组号，通过所述键盘输入模块(5)进行按键选择配组仪相应主界面模式，所述配组仪的主界面模式包括配组模式、补差模式、直流电压测量模式、USB模式、按键确认进入电压测量模式；当测量蓄电池电压稳定后，按确认键存储电压值和测量时间；存储成功后，进入下次测量；每测量一台蓄电池存储一次，存储结果通过所述USB通讯模块(8)存储到所述上位机(9)，所述上位机(9)通过已生成的配组补差数据，对所传送结果进行补差处理，得到蓄电池在同一时间的放电曲线；通过比较蓄电池放电曲线，实现蓄电池高效便捷的配组。
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