CN103645443A - 一种蓄电池测控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池测控系统，包括主机单元以及至少一个与主机单元相连接的模块单元，多个模块单元结构相同，多个模块单元并联设置，并且分别与待测蓄电池组中的单体电池以及主机单元相连接，所述的主机单元包括第一处理器模块，所述的第一处理器模块分别与电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路相连接，模块单元均包括与所述第一处理器模块相连接的第二处理器模块，所述的第二处理器模块还分别与均衡电路、电压采集电路、内阻信号采集电路、温度传感器以及电源隔离电路相连接，才测控系统能够根接收到的数据测量蓄电池组中的单体电池电压，从而判断蓄电池组中单体电池的工作情况。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备的测控系统，具体是指一种蓄电池测控系统。
背景技术
现今，蓄电池组单体电池的电压监测设备基本上是标配设备，而该设备主要是代替人工测量蓄电池组的电压，以及当蓄电池组中的单体电池电压发生过高或过低的情况时提出警告，并且提醒维护人员关注这些落后的单体电池。然而，此传统的监测设备具有许多缺点，例如：传统的监测设备不能对过充和欠充的蓄电池进行放电和补充电，从而大大降低蓄电池的工作寿命以及不能使蓄电池组保持满容量的最佳工作状态；传统的监测设备不能对蓄电池进行温度测控，因此常常会发生因蓄电池热膨胀而引起的爆炸事故，从而大大降低使用蓄电池的安全性；传统的监测设备不能对由新旧蓄电池和不同品牌蓄电池混合组建的蓄电池组进行测控，因此组建蓄电池组的单体电池必须是同时生产的同批电池，这样大大降低操作的灵活性，而且会造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄电池测控系统，该系统结构简单、易于操作，能够适用与新、旧蓄电池和不同品牌蓄电池的系统。
本发明的上述目的是采用如下的技术方案来实现的：一种蓄电池测控系统，其特征在于：该测控系统包括主机单元以及至少一个与主机单元相连接的模块单元，多个模块单元结构相同，多个模块单元并联设置，并且分别与待测蓄电池组中的单体电池以及主机单元相连接，所述的主机单元包括第一处理器模块，所述的第一处理器模块是主机单元的核心控制单元，所述的第一处理器模块分别与电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路相连接，用于向电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路发出控制指令，并且接收电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路采集到的蓄电池组的相关数据，每一个模块单元均包括与所述第一处理器模块相连接的第二处理器模块，所述的第二处理器模块还分别与均衡电路、电压采集电路、内阻信号采集电路、温度传感器以及电源隔离电路相连接，所述的第二处理器模块用于接收第一处理器模块发出的控制信号，根据接收到的控制信号将命令传递给相应的温度传感器或电路，通过温度传感器或电路来采集蓄电池组中单体电池的数据，并且将采集到的数据回传给第一处理器模块，所述的第一处理器模块能够根接收到的数据测量蓄电池组中的单体电池电压，从而判断蓄电池组中单体电池的工作情况。
本发明中，所述的第一处理器模块负责显示、按键处理、通信处理、电池组电压采集、浮充电流采集、测试内阻时交流信号控制、控制第二处理器模块和系统流程控制。
本发明中，所述的电池组电压采集放大电路是将电池组电压经分压隔离放大再放大后的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组电压以备控制逻辑条件使用。
本发明中，所述的采集浮充电流信号的放大电路是将电池组浮充电流经过传感器感应后放大处理，再将处理好的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组浮充电流以备控制逻辑条件使用。
本发明中，所述的测试内阻时交流放电回路是在系统测量电池内阻时对测量电池产生一个交流信号以便测量电池内阻，所述的测试内阻时交流放电回路受控于第一处理器模块。
本发明中，所述的均衡电路是受第二处理器模块控制，给单体电池作旁路电流作用，所述的电压采集电路是对单体电池电压进行分压处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的电压，所述的内阻信号采集电路是对单体电池内阻信号进行放大处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的内阻，所述的温度传感器是一个外置温度传感器，可以贴在电池表面，温度传感器工作时把温度电压模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的温度，所述的电源隔离电路用于对模块工作电源进行隔离处理。
本发明中，所述的第一处理器模块还连接有用于与上位机通信的RS485接口和网络通信接口。
本发明中，所述的第一处理器模块还连接有显示屏。
本发明中，所述的第一处理器模块还连接有按键。
本发明中，所述的第一处理器模块与第二处理器模块之间通过RS485总线相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过使用本发明，能够精确地测量蓄电池组单体电池电压，以及能够对多节单体电池进行均衡，这样大大提高使用蓄电池组的安全性以及延长蓄电池组的工作寿命，而且本发明还能够测量蓄电池组单体电池的内阻，从而使维护人员能够轻易地判断出蓄电池的工作情况，还有，本发明能够测量蓄电池组单体电池的温度，并且当发现蓄电池温度过高时，则会发出警告并通过维护人员尽快进行处理，从而避免蓄电池爆炸等事故。
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说明。
图1是本发明一种蓄电池测控系统的整体结构。
具体实施方式
由图1所示的一种蓄电池测控系统，该测控系统包括主机单元以及多个与主机单元相连接的模块单元，多个模块单元结构相同，多个模块单元并联设置，并且分别与待测蓄电池组中的单体电池以及主机单元相连接，主机单元包括第一处理器模块，第一处理器模块是主机单元的核心控制单元，第一处理器模块分别与电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路相连接，用于向电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路发出控制指令，并且接收电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路采集到的蓄电池组的相关数据，每一个模块单元均包括与第一处理器模块相连接的第二处理器模块，所述的第一处理器模块与第二处理器模块之间通过RS485总线相连接，第二处理器模块还分别与均衡电路、电压采集电路、内阻信号采集电路、温度传感器以及电源隔离电路相连接，第二处理器模块用于接收第一处理器模块发出的控制信号，根据接收到的控制信号将命令传递给相应的温度传感器或电路，通过温度传感器或电路来采集蓄电池组中单体电池的数据，并且将采集到的数据回传给第一处理器模块，第一处理器模块能够根接收到的数据测量蓄电池组中的单体电池电压，从而判断蓄电池组中单体电池的工作情况。
本发明中，其中，采集电压放大电路是用于测量总电压，而所述的采集浮充信号的放大电路是测量浮充电流。另外，对于测量蓄电池的内阻参数，其是采用1赫兹交变放电，而测量的结果是蓄电池1赫兹的内阻，还有，由于必须实现同时对多节蓄电池进行均衡，因此每一个单体电池必须有自己独立的均衡电路，即均衡电路的个数与蓄电池组中单体电池的个数是一致的。而本发明的工作流程为：当本发明初始化后，主机单元控制模块单元进行测试，并且模块单元会将获取到的数据发送给主机单元中的第一处理器模块。
所述的第一处理器模块负责显示、按键处理、通信处理、电池组电压采集、浮充电流采集、测试内阻时交流信号控制、控制第二处理器模块和系统流程控制。
所述的电池组电压采集放大电路是将电池组电压经分压隔离放大再放大后的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组电压以备控制逻辑条件使用。
所述的采集浮充电流信号的放大电路是将电池组浮充电流经过传感器感应后放大处理，再将处理好的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组浮充电流以备控制逻辑条件使用。
所述的测试内阻时交流放电回路是在系统测量电池内阻时对测量电池产生一个交流信号以便测量电池内阻，测试内阻时交流放电回路受控于第一处理器模块。
所述的均衡电路是受第二处理器模块控制，给单体电池作旁路电流作用，电压采集电路是对单体电池电压进行分压处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的电压，内阻信号采集电路是对单体电池内阻信号进行放大处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的内阻，温度传感器是一个外置温度传感器，可以贴在电池表面，温度传感器工作时把温度电压模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的温度，电源隔离电路用于对模块工作电源进行隔离处理。
所述的第一处理器模块还连接有用于与上位机通信的RS485接口和网络通信接口。
本发明中，所述的第一处理器模块通过隔离RS485总线进而与多个模块单元中的第二处理器模块进行通信连接。由于第一处理器模块和第二处理器模块之间是通过隔离RS485总线进而进行通信连接，因此所述的第一处理器模块和第二处理器模块均连接有用于将TTL电平转换成485电平的电平转换隔离芯片，而第一处理器模块与第二处理器模块之间的连接关系为：所述的第一处理器模块连接有第一电平转换芯片，所述的第二处理器模块连接有第二电平转换芯片，所述的第一处理器模块依次通过第一电平转换芯片和第二电平转换芯片进而与第二处理器模块进行通信连接。
进一步作为优选的实施方式，所述的第一处理器模块还连接有用于与上位机通信的RS485接口，即第一处理器模块还连接有第三电平转换芯片。而由于第一处理器模块连接有RS485接口，因此第一处理器模块能够将获取到的数据上传到上位机上，从而易于工作人员对数据进行操作和存储管理。
作为优选的实施方式，所述的第一处理器模块还连接有显示屏。
作为优选的实施方式，所述的第一处理器模块还连接有按键。而所述显示屏和按键通过采用触控显示屏进而实现。
作为优选的实施方式，所述的第一处理器模块还连接有LED驱动电路。
本发明中，所述的第一处理器模块采用型号为ATmega128L的单片机。
本发明中，所述的第二处理器模块采用型号为ATmega16L的单片机。
作为优选的实施方式，所述的测量参数放大电路的个数为2。
本发明中的电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路、测试内阻时交流放电回路、均衡电路、电压采集电路、内阻信号采集电路、以及电源隔离电路均采用现有电路，为本领域的公知常识。
而根据上述的本发明可知，本发明能够对多节单体电池同时进行均衡，从而提高使用蓄电池组的安全性以及蓄电池的工作寿命；本发明中的各个电路模块采用模块化设计，从而避免蓄电池短路；本发明能够测量蓄电池组单体电池的内阻，这样维护人员就能轻易地根据测量出的内阻进而判断蓄电池的工作状态；本发明能够测量蓄电池组单体电池的温度，并且当发现蓄电池温度过高时发出警告，这样维护人员能尽快进行相应的维修处理，从而避免蓄电池爆炸，大大提高使用蓄电池组的安全性。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蓄电池测控系统，其特征在于：该测控系统包括主机单元以及至少一个与主机单元相连接的模块单元，多个模块单元结构相同，多个模块单元并联设置，并且分别与待测蓄电池组中的单体电池以及主机单元相连接，所述的主机单元包括第一处理器模块，所述的第一处理器模块是主机单元的核心控制单元，所述的第一处理器模块分别与电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路相连接，用于向电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路发出控制指令，并且接收电池组电压采集放大电路、采集浮充电流信号的放大电路和测试内阻时交流放电回路采集到的蓄电池组的相关数据，每一个模块单元均包括与所述第一处理器模块相连接的第二处理器模块，所述的第二处理器模块还分别与均衡电路、电压采集电路、内阻信号采集电路、温度传感器以及电源隔离电路相连接，所述的第二处理器模块用于接收第一处理器模块发出的控制信号，根据接收到的控制信号将命令传递给相应的温度传感器或电路，通过温度传感器或电路来采集蓄电池组中单体电池的数据，并且将采集到的数据回传给第一处理器模块，所述的第一处理器模块能够根接收到的数据测量蓄电池组中的单体电池电压，从而判断蓄电池组中单体电池的工作情况。
2.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的第一处理器模块负责显示、按键处理、通信处理、电池组电压采集、浮充电流采集、测试内阻时交流信号控制、控制第二处理器模块和系统流程控制。
3.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的电池组电压采集放大电路是将电池组电压经分压隔离放大再放大后的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组电压以备控制逻辑条件使用。
4.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的采集浮充电流信号的放大电路是将电池组浮充电流经过传感器感应后放大处理，再将处理好的模拟信号传输给第一处理模块，第一模块采样电池组浮充电流以备控制逻辑条件使用。
5.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的测试内阻时交流放电回路是在系统测量电池内阻时对测量电池产生一个交流信号以便测量电池内阻，所述的测试内阻时交流放电回路受控于第一处理器模块。
6.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的均衡电路是受第二处理器模块控制，给单体电池作旁路电流作用，所述的电压采集电路是对单体电池电压进行分压处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的电压，所述的内阻信号采集电路是对单体电池内阻信号进行放大处理，把模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的内阻，所述的温度传感器是一个外置温度传感器，可以贴在电池表面，温度传感器工作时把温度电压模拟信号传输给第二处理器模块，以备第二处理器模块采样单体电池的温度，所述的电源隔离电路用于对模块工作电源进行隔离处理。
7.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的第一处理器模块还连接有用于与上位机通信的RS485接口和网络通信接口。
8.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的第一处理器模块还连接有显示屏。
9.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的第一处理器模块还连接有按键。
10.根据权利要求1所述的蓄电池测控系统，其特征在于：所述的第一处理器模块与第二处理器模块之间通过RS485总线相连接。
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