CN105759220A - 一种不间断电源电池实时检测系统 - Google Patents

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高桂革
张笙瑞
曾宪文
陈原
孙博力
徐英杰
余星儒
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Abstract

本发明公开了一种不间断电源电池实时检测系统，包括：主控电路，用于控制该系统协调工作以及与服务器交换信息；开关阵列，用于在该主控电路的控制下，控制电池或电池组的接入；输入模块，用于设定参数、测量项以及测量电池和环境温度；显示模块，用于显示系统信息、测量结果和信息指示；接口模块，用于调试或通信；通信模块，用于与服务器通信，接受服务器指令及向服务器发送测量结果，本发明能实时高速检测每节电池电压、电池组电压、环境温度、电池组电流等不间断电源电池数据信息，进而处理分析辨别不良电池，并提醒管理人员更换电池，延长了电池的使用寿命，辅助提高了不间断电源设备的安全性。

Description

一种不间断电源电池实时检测系统
技术领域
本发明涉及不间断电源电池检测系统领域，特别是涉及一种能一次快速检测多节电池电压的实时检测系统。
背景技术
不间断电源电池作为众多电子、工业产品的动力来源，广泛应用于计算机业务终端、网络服务器、数据存储设备、应急照明系统、无线通讯系统、移动通讯等领域，使用广泛。出于对不间断电源电池的安全性、有效性等多方面因素的考虑，不间断电源电池检测产品应运而生。就目前市面上的电池检测产品而言，它们多使用固态继电器切换电压输入通道，采用3/8线译码器控制电路，每次只能检测单节电池电压，开关速度慢，且寿命短，给整个系统的长期有效运行埋下了隐患。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种不间断电源电池实时检测系统，其能实时高速检测每节电池电压、电池组电压、环境温度、电池组电流等不间断电源电池数据信息，进而处理分析辨别不良电池，并提醒管理人员更换电池，延长了电池的使用寿命，辅助提高了不间断电源设备的安全性。
为达上述及其它目的，本发明提出一种不间断电源电池实时检测系统，包括：
主控电路，用于控制该系统协调工作以及与服务器交换信息；
开关阵列，用于在该主控电路的控制下，控制电池或电池组的接入；
输入模块，用于设定参数、测量项以及测量电池和环境温度；
显示模块，用于显示系统信息、测量结果和信息指示；
接口模块，用于调试或通信；
通信模块，用于与服务器通信，接受服务器指令及向服务器发送测量结果。
进一步地，该系统还包括报警模块，用于在收到该主控电路的指令后做出报警处理。
进一步地，该主控电路的控制信号连接至该开关阵列的控制端，该开关阵列的输出端连接至该主控电路的ADC输入端。
进一步地，该输入模块的输出端连接至该主控电路，该主控电路的LCD驱动总线连接至该显示模块的LCD总线端，该主控电路的LED驱动信号连接至该显示模块的LED驱动端，该主控电路的报警信息连接至该报警模块的输入端，该接口模块以及该通信模块与该主控电路双向连接。
进一步地，该开关阵列包括：
驱动电路，用于与该主控电路通信并接收该主控电路的控制信号以产生控制开关切换的切换信号；
开关组，用于控制电池或电池组的接入；
采样放大电路，用于将电池或电池组的电压转换为较低电压并缓冲和隔离后输出至该主控电路的模数转换ADC的输入端。
进一步地，该驱动电路包括一个或多个CMOS驱动器，其输入端接受该主控电路的多个控制信号，输出端连接该开关组的各控制端。
进一步地，该开关组包括多个光耦继电器(U108-110、U132，AQW210)及其上拉电阻，该驱动电路的各输出端依次连接光耦继电器(U108-110)的下支路控制端/上支路控制端，该主控电路输出的控制信号(SBT-C)连接至光耦继电器(U132)的下支路控制端/上支路控制端，光耦继电器(U108-110、U132)的光耦二极管阳极通过电阻上拉至电源，待测电池正极连接光耦继电器(U108-110)的上支路输入端，待测电池负极连接光耦继电器(U108-U110)下支路输入端，光耦继电器(U108-U110)上支路输出端均连接至光耦继电器(U132)的上支路输入端组成节点(BAT-V)，光耦继电器(U108-U110)下支路输出端均连接至光耦继电器(U132)的下支路输入端组成节点(BAT-V-)，光耦继电器(U132)的上支路输出端连接至该采样放大电路，光耦继电器(U132)的下支路输出端连接该采样放大电路。
进一步地，该采样放大电路包括运放电路、第一采样电阻(R7)、第二采样电阻(R8)、可变电阻、滤波电容以及保护二极管，该第一采样电阻(R7)一端连接该光耦继电器(U132)的上支路输出端，另一端连接该第二采样电阻(R8)、该滤波电容、该保护二极管阴极以及该运放电路的一输入端，该第二采样电阻(R8)的另一端与该可变电阻级联，该可变电阻的另一端连接该光耦继电器(U132)的下支路输出端，该滤波电容的另一端、该保护二极管阳极接模拟地，该运放电路的出端与另一输入端相连，该运放电路的输出经缓冲器连接至该主控电路的模数转换AD转换器。
进一步地，该第一采样电阻、第二采样电阻、该滤波电容、该保护二极管阴极与该运放电路的同相输入端相连，该运放电路的输出端与其反相输入端相连。
进一步地，该接口电路为USB接口。
与现有技术相比，本发明一种不间断电源电池检测系统，能实时高速检测每节电池电压、电池组电压、环境温度、电池组电流等不间断电源电池数据信息，进而处理分析辨别不良电池，并提醒管理人员更换电池，延长了电池的使用寿命，辅助提高了不间断电源设备的安全性。
附图说明
图1为本发明一种不间断电源电池实时检测系统的系统架构图；
图2为本发明较佳实施例中开关阵列的电路示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种不间断电源电池实时检测系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种不间断电源电池实时检测系统包括主控电路10、开关阵列20、输入模块30、显示模块40、报警模块50、接口模块60以及通信模块70。其中，主控电路10由ARM或MCU和信号处理器组成，用于控制本系统协调工作以及与服务器交换信息；开关阵列20由CMOS驱动器(U7，MC74HC595)和多个光耦继电器(U8-10、U32，AQW210)以及运放电路组成，用于控制电池或电池组的接入；输入模块30由按键和霍尔传感器组成，用于设定参数、测量项以及测量电池和环境温度；显示模块40由LCD显示电路和LED显示电路组成，用于显示系统信息、测量结果和信息指示；报警模块50由声光驱动电路组成，用于在收到主控电路10的指令后做出报警处理；接口模块60为通用电路，用于调试或通信，本发明中可采用USB接口；通信模块70为通用电路，用于与服务器通信，接受服务器指令及向服务器发送测量结果。
主控电路10的控制信号连接至开关阵列20的控制端，开关阵列20的输出端连接至主控电路10的ADC输入端，输入模块30的输出端连接至主控电路10，主控电路10的LCD驱动总线连接至显示模块40的LCD总线端，主控电路10的LED驱动信号连接至显示模块40的LED驱动端，主控电路10的报警信息连接至报警模块50的输入端，USB接口60以及通信模块70与主控电路10双向连接。
图2为本发明较佳实施例中开关阵列的电路示意图。该开关阵列包括驱动电路201、开关组202及采样放大电路203。驱动电路201为一个或多个CMOS驱动器(U7，MC74HC595)组成，用于与主控电路10通信并接收主控电路10的控制信号(串行时钟595-SCK、锁存时钟595-LCK、复位信号595-CLR、使能信号595-OE、串行数据595-SI)以产生控制开关切换的切换信号B1/B+1、B2/B+2、B3/B+3、Bn/B+n，开关组202为多个光耦继电器(U108-110、U132，AQW210)及其上拉电阻R107-110、R111-114，用于控制电池或电池组的接入，采样放大电路203包含运放电路U1C(LF347)、采样电阻R7-8、可变电阻RT1、滤波电容C3以及保护二极管D03，用于将电池或电池组的电压转换为较低电压并缓冲和隔离(隔离电路未示出)后输出至模数转换ADC的输入端。BT1、BT2、BT3、BTn为待测电池。
CMOS驱动器U7的输出端B1/B+1、B2/B+2、B3/B+3、Bn/B+n依次连接光耦继电器U108-110的下支路控制端/上支路控制端，主控电路10输出的控制信号SBT-C连接至光耦继电器U132的下支路控制端/上支路控制端，光耦继电器U108-110、U132的光耦二极管阳极通过电阻R107-110、R111-114上拉至电源，电池BT1、BT2、BT3正极连接光耦继电器U108-110上支路输入端，电池BT1、BT2、BT3负极连接光耦继电器U108-110下支路输入端，光耦继电器U108-110上支路输出端均连接至光耦继电器U132的上支路输入端组成节点BAT-V，光耦继电器U108-110下支路输出端均连接至光耦继电器U132的下支路输入端组成节点BAT-V-，光耦继电器U132的上支路输出端连接至电阻R7之一端，光耦继电器U132的下支路输出端连接至可变电阻RT1之一端(模拟地AGND)，电阻R7之另一端与电阻R8之一端、电容C3之一端、二极管D03阴极以及运放U1C同相输入端相连，电阻R8之另一端与可变电阻RT1之另一端级联，电容C3之另一端、二极管D03阳极接模拟地AGND，运放U1C输出端与反向输入端相连，运放U1C输出经缓冲器(未示出)连接至模数转换AD转换器，
当控制信号SBT-C为低时，光耦继电器U132接通，选定的电池电压被加到串联的采样电阻R7-8、可变电阻RT1两端，其采样输出由电阻R7-8经电容C3滤波后连接至运放电路U1C的同相输入端，经缓冲和隔离后连接至模数转换ADC的输入端；测量时，将待测电池对应的光耦继电器的控制信号置低则可接入系统，如电池BTk的对应控制信号为Bk/B+k(k＝1、2、3、……n)，测量相邻串联电池组时，对应电池组最上面的控制信号和最下面的控制信号置低即可，如测量串联电池组BT3、BT2时，只需要将B+3和B2置低，B3和B+2同时必须置高，否则会出现电池短路。
综上所述，本发明一种不间断电源电池检测系统，能实时高速检测每节电池电压、电池组电压、环境温度、电池组电流等不间断电源电池数据信息，进而处理分析辨别不良电池，并提醒管理人员更换电池，延长了电池的使用寿命，辅助提高了不间断电源设备的安全性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种不间断电源电池实时检测系统，包括：
主控电路，用于控制该系统协调工作以及与服务器交换信息；
开关阵列，用于在该主控电路的控制下，控制电池或电池组的接入；
输入模块，用于设定参数、测量项以及测量电池和环境温度；
显示模块，用于显示系统信息、测量结果和信息指示；
接口模块，用于调试或通信；
通信模块，用于与服务器通信，接受服务器指令及向服务器发送测量结果。
2.如权利要求1所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该系统还包括报警模块，用于在收到该主控电路的指令后做出报警处理。
3.如权利要求2所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该主控电路的控制信号连接至该开关阵列的控制端，该开关阵列的输出端连接至该主控电路的ADC输入端。
4.如权利要求3所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该输入模块的输出端连接至该主控电路，该主控电路的LCD驱动总线连接至该显示模块的LCD总线端，该主控电路的LED驱动信号连接至该显示模块的LED驱动端，该主控电路的报警信息连接至该报警模块的输入端，该接口模块以及该通信模块与该主控电路双向连接。
5.如权利要求1所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于，该开关阵列包括：
驱动电路，用于与该主控电路通信并接收该主控电路的控制信号以产生控制开关切换的切换信号；
开关组，用于控制电池或电池组的接入；
采样放大电路，用于将电池或电池组的电压转换为较低电压并缓冲和隔离后输出至该主控电路的模数转换ADC的输入端。
6.如权利要求5所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该驱动电路包括一个或多个CMOS驱动器，其输入端接受该主控电路的多个控制信号，输出端连接该开关组的各控制端。
7.如权利要求6所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该开关组包括多个光耦继电器(U108-110、U132，AQW210)及其上拉电阻，该驱动电路的各输出端依次连接光耦继电器(U108-110)的下支路控制端/上支路控制端，该主控电路输出的控制信号(SBT-C)连接至光耦继电器(U132)的下支路控制端/上支路控制端，光耦继电器(U108-110、U132)的光耦二极管阳极通过电阻上拉至电源，待测电池正极连接光耦继电器(U108-110)的上支路输入端，待测电池负极连接光耦继电器(U108-U110)下支路输入端，光耦继电器(U108-U110)上支路输出端均连接至光耦继电器(U132)的上支路输入端组成节点(BAT-V)，光耦继电器(U108-U110)下支路输出端均连接至光耦继电器(U132)的下支路输入端组成节点(BAT-V-)，光耦继电器(U132)的上支路输出端连接至该采样放大电路，光耦继电器(U132)的下支路输出端连接该采样放大电路。
8.如权利要求7所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该采样放大电路包括运放电路、第一采样电阻(R7)、第二采样电阻(R8)、可变电阻、滤波电容以及保护二极管，该第一采样电阻(R7)一端连接该光耦继电器(U132)的上支路输出端，另一端连接该第二采样电阻(R8)、该滤波电容、该保护二极管阴极以及该运放电路的一输入端，该第二采样电阻(R8)的另一端与该可变电阻级联，该可变电阻的另一端连接该光耦继电器(U132)的下支路输出端，该滤波电容的另一端、该保护二极管阳极接模拟地，该运放电路的出端与另一输入端相连，该运放电路的输出经缓冲器连接至该主控电路的模数转换AD转换器。
9.如权利要求8所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该第一采样电阻、第二采样电阻、该滤波电容、该保护二极管阴极与该运放电路的同相输入端相连，该运放电路的输出端与其反相输入端相连。
10.如权利要求1所述的一种不间断电源电池实时检测系统，其特征在于：该接口电路为USB接口。
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