CN104597403A - 铅酸电池参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铅酸电池参数检测装置，通过电压采集部检测铅酸电池的电压，经分压电路分压从而得到降压电压，计算单元根据降压电压计算得到铅酸电池的电压；通过电流采集部检测铅酸电池的电流，经电流调理电路调理从而得到调理电压，计算单元根据调理电压计算得到铅酸电池的电流；通过液位采集部检测铅酸电池的液位，经降压保护电路降压从而得到液位降电压，计算单元根据液位降电压计算得到铅酸电池的液位；通过温度采集部检测铅酸电池的温度，经温度放大补偿电路对温度放大和补偿从而得到温度电压，所以，本发明的铅酸电池参数检测装置结构简单、检测速度快、成本低、精度高。

Description

铅酸电池参数检测装置

技术领域

本发明涉及一种电池检测装置，具体涉及一种可以检测铅酸电池电压、电流、液位、温度的铅酸电池参数检测装置。

背景技术

目前，铅酸电池广泛应用于电动车、不间断电源等领域，只有正确检测铅酸电池的电压、电流、温度、液位等信息，才可以了解电池状态，以便对电池进行维护，在现有技术中，铅酸电池的参数检测方法有很多种，通常有采用继电器切换检测电压法、光耦继电器检测电压法、光电隔离器件和大电解电容器电路检测电压法。

然而，现有铅酸电池参数检测方法存在很多缺点，例如，采用继电器切换检测铅酸电池电压，存在检测速度慢、使用寿命低的缺点；采用光耦继电器检测电压，虽然提高了可靠性，但成本要大大提高；采用光电隔离器件和大电解电容器构成的检测电路，检测精度低、采样时间长等缺点。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种成本低、效率高、精度高的铅酸电池参数采集装置。

本发明提供了一种铅酸电池参数检测装置，通过采集铅酸电池的 电压、电流、液位和温度从而检测铅酸电池的工作状态，其特征在于，包括：电压采集部，包含：与铅酸电池相连接用于采集该铅酸电池的电压的电压采集电路、与电压采集电路相连接用于对电压进行分压从而得到降压电压的分压电路，电流采集部，包含：与铅酸电池相连接用于采集铅酸电池的电流采集传感器、对采集到的电流进行调理从而得到调理电压的电流调理电路，液位采集部，包含：被插入铅酸电池内用于通过感知铅酸电池内的电解液从而感知液位的铅探针、与铅探针相连接的降压保护电路，温度采集部，包含：通过与电解液相接触以采集铅酸电池的温度的热电偶、用于对温度进行放大补偿从而得到温度电压的温度放大补偿电路，以及计算控制部，包含：用于控制电压采集部、电流采集部、液位采集部和温度采集部的控制单元以及计算单元，其中，当铅探针感知到电解液时，铅探针导电从而产生电解液电压，降压保护电路对电解液电压进行降压从而得到液位降电压，当铅探针未感知到电解液时，铅探针不导电。计算单元基于预定分压规则和降压电压计算出电压，基于预定降压规则和调理电压计算出电流，基于预定降压规则和液位降电压计算出液位，基于预定降压规则和温度电压计算出温度。

在本发明提供的铅酸电池参数检测装置中,还具有这样的特征,其中，计算控制部还包含与外接装置相通信连接的通信单元，通信单元将电压、电流、液位和温度发送至外接装置。

在本发明提供的铅酸电池参数检测装置中,还具有这样的特征,还包括：供电部，用于向计算控制部提供电源。

在本发明提供的铅酸电池参数检测装置中,还具有这样的特征,其中，电流采集部包含用于感知铅酸电池的电流的霍尔型电流传感器。

在本发明提供的铅酸电池参数检测装置中,还具有这样的特征,其中，温度放大补偿电路采用芯片AD8495。

在本发明提供的铅酸电池参数检测装置中,还具有这样的特征,其中，计算控制部采用芯片C8051F350/2。

发明的作用和效果

根据本发明所涉及的铅酸电池参数检测装置，通过电压采集部检测铅酸电池的电压，经分压电路分压从而得到降压电压，计算单元根据降压电压计算得到铅酸电池的电压；通过电流采集部检测铅酸电池的电流，经电流调理电路调理从而得到调理电压，计算单元根据调理电压计算得到铅酸电池的电流；通过液位采集部检测铅酸电池的液位，经降压保护电路降压从而得到液位降电压，计算单元根据液位降电压计算得到铅酸电池的液位；通过温度采集部检测铅酸电池的温度，经温度放大补偿电路对温度放大和补偿从而得到温度电压，所以，本发明的铅酸电池参数检测装置实现了通过采集铅酸电池的电压、电流、液位、温度检测铅酸电池，而且具有结构简单、检测速度快、成本低、精度高的优点。

附图说明

图1是本发明的实施例中铅酸电池参数检测装置的结构框图；

图2是本发明的实施例中电压采集部的电路图；

图3是本发明的实施例中电流采集部的电路图；

图4是本发明的实施例中液位采集部的电路图；

图5是本发明的实施例中温度采集部的电路图；

图6是本发明的实施例中芯片C8051F350/2的结构示意图；

图7本发明的实施例中供电部的电路图；以及

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明铅酸电池参数检测装置作具体阐述。

图1是本发明的实施例中铅酸电池参数检测装置的结构框图。

如图1所示，在本实施例中，铅酸电池参数检测装置100通过采集图中未显示的铅酸电池的电压、电流、液位和温度，从而检测该铅酸电池的工作状态。

铅酸电池参数检测装置100包含：电压采集部10、电流采集部20、液位采集部30、温度采集部40、计算控制部50、无线网络60以及供电部70。

图2是本发明的实施例中电压采集部的电路图；

图2(a)是本发明的实施例中电压采集电路11的电路图；

图2(b)是本发明的实施例中接线端子的结构示意图；

图2(c)是本发明的实施例中电压多路选择器13的结构示意图。

如图2所示，电压采集部10用于采集铅酸电池的电压，包含：电压采集电路11和分压分压电路12、电压多路选择器13、接线端子14。

如图2(a)所示，电压采集电路11由两个高精度电阻和一个电容并联组成，电压采集电路11的输入端11a通过图2(b)所示的接线端子14的端口14a与铅酸电池相连接，用于采集该铅酸电池的电压，在本实施例中，分压电路12由四十路相同电压采集电路11相互连接组成，用于对电压采集电路11采集到的电压进行分压，电压采集电路11的输出端11b与如图2(c)所示采用芯片CD4067的电压多路选择器13上输入端13a相连接，用于对分压后得到的降压电压进行选择。

图3是本发明的实施例中电流采集部的电路图；

图3(a)是本发明的实施例中电流调理电路的电路图；

图3(b)是本发明的实施例中传感器接线端子的结构示意图。

如图3所示，电流采集部20用于采集铅酸电池的电流，包含：电流采集传感器21和电流调理电路22、传感器接线端子23。

采用霍尔型的电流采集传感器21通过如图3(a)所示的传感器接线端子23的端口23a与铅酸电池相连接，用于采集铅酸电池的电流，如图3(b)所示的电流调理电路22的输入端22a与传感器接线端子23的端口23a相连接，用于对采集到的铅酸电池的电流进行调理将大电流转换成小电压，从而得到调理电压。

图4是本发明的实施例中液位采集部的电路图。

如图4所示，液位采集部30用于采集铅酸电池的液位，包含：铅探针31和降压保护电路32。

铅探针31被插入到预设位置的铅酸电池中，并与降压保护电路32的输入端32a相连接，降压保护电路32用于对铅探针31感知到的电解液电压进行降压从而得到液位降电压。

在本实施例中，包含两种情况，一种是由于铅酸电池的电解液的液位过低，被插入到铅酸电池内的铅探针31感知不到电解液，输到降压保护电路32中的电压为零，即代表电解液缺少，需要添加电解液；另一种情况是铅酸电池的电解液的液位充足，被插入到铅酸电池内的铅探针31感知到电解液并将电解液电压传输到降压保护电路32进行降压从而得到液位降电压。

图5是本发明的实施例中温度采集部的电路图；

图5(a)是本发明的实施例中温度多路选择器的结构示意图；

图5(b)是本发明的实施例中热电偶正极接线端子的结构示意图；

图5(c)是本发明的实施例中模拟快关芯片的结构示意图；

图5(d)是本发明的实施例中放大补偿电路的电路图；

图5(e)是本发明的实施例中热电偶负极接线端子的结构示意图。

如图5所示，温度采集部40用于采集铅酸电池的温度，包含：热电偶41、温度多路选择器42、放大补偿电路43、热电偶正极接线 端子44、模拟开关芯片45、热电偶负极接线端子46。

热电偶41与铅酸电池的电解液相接触，用于采集铅酸电池的温度，并将温度信号转换成电动势信号，如图5(a)所示的温度多路选择器42的输入端口42a通过如图5(b)所示的热电偶正极接线端子44的端口44a与热电偶相连接，用于对热电偶采集的电动势信号进行选择，如图5(c)所示采用芯片CD4051b的模拟开关电路45输入端45a与温度多路选择器42的输出端42b相连接，用于控制温度多路选择器进行信号选择，如图5(d)所示采用芯片为AD8495的放大补偿电路43的端口43a与图5(c)所示的模拟开关电路45的端口45b相连接，用于对采集到电动势信号进行放大，放大补偿电路43的端口43b通过热电偶负极接线端子46的端口46a与热电偶41相连接，用于对热电偶41负极冷端信号进行补偿，通过放大补偿电路43同时对电动势信号的放大和负极冷端信号的补偿从而得到温度电压。

图6是本发明的实施例中芯片C8051F350/2的结构示意图。

如图6所示，计算控制部50用于控制电压采集部10、电流采集部20、液位采集部30和温度采集部40包含：控制单元51、计算单元52、通信单元53。

控制单元51和计算单元52的功能均集成于型号为“C8051F350/2”的主控芯片,该芯片中标识为“13、14、15、16”的引脚与电压采集部10的多路选择器13的端口“13b、13c、13d、13e”相连接，该芯片中标识为“1”的引脚与电压部10的电压多路选择器 13的端口13f相连接，用于控制电压采集部10采集电压从而得到降压电压，并通过计算单元52将降压电压进行AD转换从模拟信号转换至数字信号，并基于预定降压规则和降压电压计算出铅酸电池的真实电压。

主控芯片中标识为“5”的引脚与电流采集部20的电流调理电路22的端口22b相连接，用于控制电流采集部20采集电流并经过调理后从而得到调理电压，通过计算单元52将降压电压进行AD转换，将调理电压从模拟信号转换至数字信号，并基于预定降压规则和调理电压计算出铅酸电池的真实电流。

主控芯片中标识为“6”的引脚与液位采集电路32的端口32b相连接，用于控制液位采集部30采集电解液的电压，因电解液缺少导致液位过低，铅探针31不导电，液位降电压为0；电解液充足铅探针导电，液位降电压不为0，通过计算单元52将降压电压进行AD转换，将模拟信号转换至数字信号，并基于预定降压规则和液位降电压计算出铅酸电池的液位，判断是否缺少电解液。

主控芯片中标识为“13、14、15、16”的引脚与温度多路选择器42的端口42d、42e、42f、42g相连接，该芯片中标识为“4”的引脚与放大补偿电路43的输出端口43d相连接，该芯片中标识为“24”的引脚与温度多路选择器42的端口42c相连接，该芯片中标识为“27”的引脚与模拟开关45的端口45c相连接，该芯片中标识为“28、29、30”的引脚与模拟开关45的端口45d、45e、45f相连接，用于控制温度采集部40采集温度从而得到温度电压，通过计算单元52将温度 电压进行AD转换，将模拟信号转换至数字信号，并基于预定降压规则和温度电压计算出铅酸电池的真实温度。

通信单元53标识为“17、18”的引脚与途中未显示的透模传输zigbee模快相连接，用于发送无线数据，

又如图1所示，通过无线网络60将电压、电流、液位、温度信息发送至2公里以外的远端服务器存档，用于二次计算和对电池维护做出判断。

图7是本发明的实施例中供电部的电路图。

图7(a)是本发明的是实例中模拟电压供电电路图。

图7(b)是本发明的是实例中数字电压供电电路图。

如图7所示，供电部70包含：模拟电压供电电路71和数字电压供电电路72。

如图7(a)所示模拟供电电路71的端口71a与主控芯片中标识为“10”的引脚相连接，用于向计算控制部50提供模拟电压。如图7(b)数字电压供电电路72的端口72a与主控芯片中标识为“21”的引脚相连接，用于向计算控制部50提供数字电压。

实施例的作用与效果

通过电压采集部检测铅酸电池的电压，经分压电路分压从而得到降压电压，计算单元根据降压电压计算得到铅酸电池的电压；通过电流采集部检测铅酸电池的电流，经电流调理电路调理从而得到调理电压，计算单元根据调理电压计算得到铅酸电池的电流；通过液位采集部检测铅酸电池的液位，经降压保护电路降压从而得到液位降电压， 计算单元根据液位降电压计算得到铅酸电池的液位；通过温度采集部检测铅酸电池的温度，经温度放大补偿电路对温度放大和补偿从而得到温度电压，所以，本实施例的铅酸电池参数检测装置实现了通过采集铅酸电池的电压、电流、液位、温度检测铅酸电池，而且具有结构简单、检测速度快、成本低、精度高的优点。

在本实施例中铅酸电池参数检测装置中，由于控制部包含与外接装置相通信连接的通信单元，因此可以将电压、所述电流、所述液位和所述温度发送至所述外接装置。

在本实施例中铅酸电池参数检测装置中，由于包含供电部，因此能够通过供电部对控制部提供稳定电流。

在本实施例中铅酸电池参数检测装置中，由于放大补偿电路采用芯片AD8495，因此可以实现对温度放大和冷端补偿从而提高检测精度。

在本实施例中铅酸电池参数检测装置中，由于主控部采用芯片C8051F350/2，因此可以实现低功耗、高分辨率、小封装高性价比等优点。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种铅酸电池参数检测装置，通过采集铅酸电池的电压、电流、液位和温度从而检测所述铅酸电池的工作状态，其特征在于，包括：

电压采集部，包含：与所述铅酸电池相连接用于采集该铅酸电池的所述电压的电压采集电路、与所述电压采集电路相连接用于对所述电压进行分压从而得到降压电压的分压电路；

电流采集部，包含：与所述铅酸电池相连接用于采集所述铅酸电池的所述电流的电流采集传感器、对采集到的所述电流进行调理从而得到调理电压的电流调理电路；

液位采集部，包含：被插入所述铅酸电池内用于通过感知所述铅酸电池内的电解液从而感知所述液位的铅探针、与所述铅探针相连接的降压保护电路；

温度采集部，包含：通过与所述电解液相接触以采集所述铅酸电池的所述温度的温度采集电路、用于对所述温度进行放大补偿从而得到温度电压的温度放大补偿电路；以及

计算控制部，包含：用于控制所述电压采集部、所述电流采集部、所述液位采集部和所述温度采集部的控制单元以及计算单元，

其中，当所述铅探针感知到所述电解液时，所述铅探针导电从而产生电解液电压，所述降压保护电路对所述电解液电压进行降压从而得到液位降电压；当所述铅探针未感知到所述电解液时，所述铅探针不导电，

所述计算单元基于预定分压规则和所述降压电压计算出所述电压；基于预定降压规则和所述调理电压计算出所述电流；基于预定降压规则和所述液位降电压计算出所述液位；基于预定降压规则和所述温度电压计算出所述温度。

2.根据权利要求1所述的铅酸电池参数检测装置，其特征在于：

其中，所述计算控制部还包含与外接装置相通信连接的通信单元，

所述通信单元将所述电压、所述电流、所述液位和所述温度发送至所述外接装置。

3.根据权利要求1所述的铅酸电池参数检测装置，其特征在于，还包括：

供电部，用于向所述计算控制部提供电源。

4.根据权利要求1所述的铅酸电池参数检测装置，其特征在于：

其中，所述电流采集部包含用于感知所述铅酸电池的所述电流的霍尔型电流传感器。

5.根据权利要求1所述的铅酸电池参数检测装置，其特征在于：

其中，所述温度放大补偿电路采用芯片AD8495。

6.根据权利要求1所述的铅酸电池参数检测装置，其特征在于：

其中，所述计算控制部采用芯片C8051F350/2。