CN103683425A

CN103683425A - 一种单总线控制的免维护智能电源

Info

Publication number: CN103683425A
Application number: CN201310695710.6A
Authority: CN
Inventors: 屈燕林
Original assignee: TIANJIN SUSTAINED WIRELESS SENSOR Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SUSTAINED WIRELESS SENSOR Co Ltd
Priority date: 2013-12-14
Filing date: 2013-12-14
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种单总线控制的免维护智能电源，包括多个电池组、多个电子开关、精密电阻、监测模块、电压变换模块和单片机，每组电池组连接一个电子开关后并联在一起，精密电阻串联到每组电池组并联后形成的回路上，监测模块连接在精密电阻的两端，单片机的电源输入端与其中一组电池组的输出端相连，单片机通过信号控制线连接电子开关和监测模块，电池组的总输出端与电压变化模块连接，单片机外接一单总线并通过单总线对外进行通讯，通过单总线可以获取电池组的输出电压、电流、累计输出能量、环境温度、剩余容量和累计使用时间，单片机可以根据监测参数优化供电方案，提高用电效率。

Description

一种单总线控制的免维护智能电源

技术领域

本发明属于电器技术领域，尤其涉及一种单总线控制的免维护智能电源。

背景技术

随着人类社会信息化的迅速发展，特别是随着山区经济与建设的蓬勃发展，人口迅速增加，由于管理不善导致生态环境恶化，水土流失严重，这对人类的生产生活场所、交通运输以及水利水电工程产生了重要影响，严重影响了山区城镇的经济发展，许多项目被列入监控范围，如泥石流滑坡、桥梁变形等，但这些地方大多需要在市电中断后提供监测信息，因此超长寿命的免维护电源有很大的需求，以确保后备电源的性能和蓄电池的使用寿命。

目前，高阻电池因自放电率较低，能长时间保持较高电能，满足野外监测长时间使用的要求。但是由于高阻电池放电电流小，因此需要对多个电池进行并联，电池并联对电池的一致性要求很高，由于电池的生产工艺很难保证一致性，长时间使用会导致电池组衰减比较快，导致电池并接使用存在很多问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种单总线控制的免维护的智能电源，解决了电池不一致导致电池容量减小和使用效率降低的问题，电源管理系统可以根据要求优化供电方案，提高用电效率。

本发明所采用的技术方案是:

一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：包括多个电池组、多个电子开关、精密电阻、监测模块、电压变换模块和单片机，每组电池组连接一个电子开关后并联在一起，所述精密电阻串联到每组电池组并联后形成的回路上，所述监测模块连接在所述精密电阻的两端，所述单片机的电源输入端与其中一组电池组的输出端相连，所述单片机通过信号控制线连接所述电子开关和所述监测模块，所述电池组的总输出端与电压变化模块连接，可以对外输出高于或低于电池组电压的电压，所述单片机外接一单总线并通过单总线对外进行通讯。

进一步地，所述监测模块测量所述精密电阻两端的电压、所述电池组的端电压和所述电池组所处的环境温度，并进一步得到所述电池组的输出电流，通过对所述电池组的输出电流和电压进行积分，得到所述电池组的总能量输出，同时将所述电池组的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度传输给所述单片机。

进一步地，所述单片机内有标识电池组身份的编号，根据从所述监测模块获得的电池组的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度，可进一步计算出所述电池组的剩余容量，所述单片机通过所述单总线向外提供存储信息，并可通过单总线上的命令控制所述电池组的工作状态。

进一步地，所述单片机通过内部的电压监测功能监测所述电池组的输出电压，并根据电压判断所述电池组输出的正、负极是否短路，在短路的情况下通过所述电子开关断开所述电池组与外部的连接，所述单片机检测到所述电池组输出短路并断开所述电子开关后，周期性地瞬间闭合所述电子开关，同时检测所述电池组输出端电压，如果电压正常则保持所述电子开关开启状态，所述电池组恢复对外供电。

进一步地，所述电池组至少为两组电池组，每组电池组由一只或者一只以上电池构成，所述电池为高阻电池，放电率低于5%，可长时间存储和使用。

进一步地，所述单片机可记录每组电池组的累计使用时间，控制各个所述电池组轮流工作，也可以同时由两组以上电池组供电，瞬间提供大电流。

进一步地，所述单片机可以根据单总线上的传输命令，接受外接设备的断电重启预约，通过断电重启恢复外接设备的工作状态。

本发明的有益效果为：采用单总线控制的智能电源，可以通过单总线获取电池组的输出电压、电流、累计输出能量、环境温度、剩余容量和累计使用时间；外部用电负载可以通过单总线提出用电要求，电源管理系统可以根据要求优化供电方案，提高用电效率；电池采用分组管理满足负载的电源需求和长寿命使用要求，避免了电池不一致导致电源容量减小和使用效率降低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明做进一步描述：

图中：1-电池组，2-单片机，3-电子开关，4-精密电阻，5-监测模块，6-电压变换模块， 7-单总线。

实施例：

本发明包括多个电池组11、12、……1N、多个电子开关31、32、……3N、精密电阻4、监测模块5、电压变换模块6和单片机2，每组电池组连接一个电子开关后并联在一起，精密电阻4串联到每组电池组11、12、……1N并联后形成的回路上，监测模块5连接在精密电阻4的两端，单片机2的电源输入端与其中一组电池组的输出端相连，单片机2通过信号控制线连接电子开关31、32、……3N和监测模块5，电池组11、12、……1N的总输出端与电压变化模块6连接，可以对外输出高于或低于电池组11、12、……1N电压的电压，监测模块5测量精密电阻4两端的电压、每组电池组11、12、……1N的端电压和每组电池组11、12、……1N所处的环境温度，并进一步得到每组电池组11、12、……1N的输出电流，通过对每组电池组11、12、……1N的输出电流和电压进行积分，得到每组电池组11、12、……1N的总能量输出，同时将每组电池组11、12、……1N的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度传输给单片机2，单片机2外接一单总线7并通过单总线7对外进行通讯。

单片机2内有标识每组电池组11、12、……1N身份的编号，根据从监测模块5获得的每组电池组11、12、……1N的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度，可进一步计算出每组电池组11、12、……1N的剩余容量，单片机2通过单总线7向外提供存储信息，并可通过单总线7上的命令控制每组电池组11、12、……1N的工作状态。

单片机2通过内部的电压监测功能监测每组电池组11、12、……1N的输出电压，并根据电压判断每组电池组11、12、……1N输出的正、负极是否短路，在短路的情况下通过相应电子开关断开电池组11、12、……1N与外部的连接，单片机2检测到电池组11、12、……1N输出短路并断开电子开关31、32、……3N后，周期性地瞬间闭合电子开关31、32、……3N，同时检测电池组11、12、……1N输出端电压，如果电压正常则保持电子开关31、32、……3N开启状态，电池组11、12、……1N恢复对外供电。

电池组11、12、……1N至少为两组电池组，每组电池组由一只或者一只以上电池构成，电池为高阻电池，放电率低于5%，可长时间存储和使用。

单片机2可记录每组电池组11、12、……1N的累计使用时间，控制各个电池组11、12、……1N轮流工作，也可以同时由两组以上电池组供电，瞬间提供大电流。

单片机2可以根据单总线7上的传输命令，接受外接设备的断电重启预约，通过断电重启恢复外接设备的工作状态。

当使用者需要获取每组电池组的使用信息时，通过单总线7向单片机2发送请求信号，单片机2就会将每组电池组11、12、……1N的输出电压、电流、累计输出能量、环境温度、剩余容量和累计使用时间发送到单总线7上，并向外传输。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：包括多个电池组、多个电子开关、精密电阻、监测模块、电压变换模块和单片机，每组电池组连接一个电子开关后并联在一起，所述精密电阻串联到每组电池组并联后形成的回路上，所述监测模块连接在所述精密电阻的两端，所述单片机的电源输入端与其中一组电池组的输出端相连，所述单片机通过信号控制线连接所述电子开关和所述监测模块，所述电池组的总输出端与电压变化模块连接，所述单片机外接一单总线并通过单总线对外进行通讯。

2.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述监测模块测量所述精密电阻两端的电压、所述电池组的端电压和所述电池组所处的环境温度，并进一步得到所述电池组的输出电流，通过对所述电池组的输出电流和电压进行积分，得到所述电池组的总能量输出，同时将所述电池组的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度传输给所述单片机。

3.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述单片机内有标识电池组身份的编号，根据从所述监测模块获得的电池组的输出电压、电流、累计输出能量和环境温度，可进一步计算出所述电池组的剩余容量，所述单片机通过所述单总线向外提供存储信息，并可通过单总线上的命令控制所述电池组的工作状态。

4.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述单片机监测所述电池组的输出电压，并根据电压判断所述电池组输出的正、负极是否短路，从而控制电子开关的闭合和断开。

5.如权利要求4所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述单片机检测到所述电池组输出短路并断开所述电子开关后，周期性地瞬间闭合所述电子开关，同时检测所述电池组输出端电压，如果电压正常则保持所述电子开关开启状态，所述电池组恢复对外供电。

6.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述电池组至少为两组电池组，每组电池组由一只或者一只以上电池构成，所述电池为高阻电池。

7.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述单片机可记录每组电池组的累计使用时间，控制各个所述电池组轮流工作，也可以同时由两组以上电池组供电，瞬间提供大电流。

8.如权利要求1所述的一种单总线控制的免维护智能电源，其特征在于：所述单片机可以根据单总线上的传输命令，接受外接设备的断电重启预约，通过断电重启恢复外接设备的工作状态。