CN108092354B - 用于蓄电池的跨接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于蓄电池的跨接装置，属于电力设备领域，包括控制器U1，控制器U1的输入端连接有基准电压单元、以及测量单元，在测量单元的输入端上连接有电池短接单元；控制器U1的输出端连接有的光耦隔离驱动电路，光耦隔离驱动电路的输出端与电池短接单元相连；电池短接单元包括晶闸管VS，在跨接装置中还包括向跨接装置供电的供电单元。通过控制器U1判定晶闸管VS的阳极和阴极与被测蓄电池的正极和负极连接正常后，令光耦隔离驱动电路驱动晶闸管VS，使得蓄电池组通过晶闸管VS可继续保持直流系统运行，安全地隔离被测蓄电池，实现了在不影响直流系统持续供电状态下，可安全解除或更换被测蓄电池后再把新的蓄电池投入运行的目的。

Description

用于蓄电池的跨接装置
技术领域
本发明属于电力设备领域，特别涉及用于蓄电池的跨接装置。。
背景技术
蓄电池是直流系统的核心设备。在直流系统运行过程中，如果不及时处理性能下降或损坏的蓄电池，将会造成蓄电池组开路甚至导致整个直流系统崩溃。
由于现有技术限制，目前的主要做法是将直流系统停役，解除或更换损坏蓄电池后再投入运行，但是这种做法会影响直流系统持续供电。。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于可在线解除或更换损坏蓄电池的跨接装置。
为了达到上述技术目的，本发明提供了用于蓄电池的跨接装置，用于测量被测蓄电池的电压以及更换性能下降或损坏的被测蓄电池，在所述跨接装置中设有控制器U1，控制器U1的输入端连接有给控制器U1提供基准电压的基准电压单元、以及用于测量被测蓄电池的电压的测量单元，在测量单元的输入端上连接有电池短接单元；
控制器U1的输出端连接有用于隔离自身的输入输出信号的光耦隔离驱动电路，光耦隔离驱动电路的输出端与电池短接单元相连；
其中，电池短接单元包括晶闸管VS，晶闸管VS的阳极和阴极分别与被测蓄电池的正极和负极相连，晶闸管VS的阳极还与测量单元的输出端相连，晶闸管VS的控制极与光耦隔离驱动电路的输出端相连；
在跨接装置中还包括向跨接装置供电的供电单元。
可选的，所述基准电压单元包括电阻R1、与电阻R1串联的电阻R3、以及与电阻R1并联的电容C4，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端连接控制器U1的输入端，电阻R1的另一端经电阻R3接高电平。
可选的，所述测量单元包括电阻R7、R8、以及二极管VD1，电阻R7的一端与控制器U1的输入端相连，电阻R7的另一端还经二极管VD1接地，电阻R7的另一端经电阻R8连接晶闸管VS的阳极。
可选的，在所述控制器U1和电池短接单元之间设有防误单元。
可选的，所述防误单元包括二极管VD2、与二极管VD2反向串联的二极管VD3、以及电阻R9，二极管VD2的正极连接经电阻R9光耦隔离驱动电路，二极管VD3的负极接地。
可选的，在所述控制器U1和电池短接单元之间设有用于对被测蓄电池极性连接错误进行报警的报警单元。
可选的，所述报警单元包括指示灯H1、H2、H3，指示灯H1的正极连接高电平，指示灯H1的负极经电阻R4连接控制器U1，指示灯H1的负极经电阻R4连接晶闸管VS的阴极；
指示灯H2的正极连接高电平，指示灯H2的负极经电阻R5连接控制器U1，指示灯H2的负极经电阻R5连接晶闸管VS的控制极；
指示灯H3的正极连接高电平，指示灯H3的负极经电阻R6连接控制器U1，指示灯H3的负极经电阻R6连接晶闸管VS的阳极。
可选的，所述光耦隔离驱动电路包括光耦隔离模块U2，光耦隔离模块U2的型号为TLP250。
可选的，所述供电单元包括DC-DC电源转换器U3，DC-DC电源转换器U3的型号为WRA1205P-3W。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过控制器U1判定晶闸管VS的阳极和阴极与被测蓄电池的正极和负极连接正常后，令光耦隔离驱动电路驱动晶闸管VS，使得晶闸管VS导通，蓄电池组通过导通后的晶闸管VS可继续保持直流系统运行，把被测蓄电池短接，进而安全地隔离被测蓄电池，实现了在不影响直流系统持续供电状态下，可安全解除或更换被测蓄电池后再把新的蓄电池投入运行的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的用于蓄电池的跨接装置的结构示意图；
图2是本发明提供的基准电压单元的电路图；
图3是本发明提供的测量单元以及报警单元的电路图；
图4是本发明提供的防误单元的电路图；
图5是本发明提供的供电单元的电路图。
实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例
本发明提供了用于蓄电池的跨接装置，用于测量被测蓄电池的电压以及更换性能下降或损坏的被测蓄电池，如图1所示，在所述跨接装置中设有控制器U1，控制器U1的输入端连接有给控制器U1提供基准电压的基准电压单元、以及用于测量被测蓄电池的电压的测量单元，在测量单元的输入端上连接有电池短接单元；
控制器U1的输出端连接有用于隔离自身的输入输出信号的光耦隔离驱动电路，光耦隔离驱动电路的输出端与电池短接单元相连；
在跨接装置中还包括向跨接装置供电的供电单元；
其中，电池短接单元包括晶闸管VS，晶闸管VS的阳极和阴极分别与被测蓄电池的正极和负极相连，晶闸管VS的阳极还与测量单元的输出端相连，晶闸管VS的控制极与光耦隔离驱动电路的输出端相连。
在实施中，根据上述可知，用于蓄电池的跨接装置是用于测量被测蓄电池的电压以及用于更换性能下降或损坏的蓄电池的跨接装置，其原理：当控制器U1分别通过基准电压单元获取基准电压和通过测量单元获取被测蓄电池的电压，将获取到的被测蓄电池的电压与获取到的基准电压作比较，当比较结果表明被测蓄电池的电压小于基准电压时，则说明晶闸管VS的阳极和阴极与被测蓄电池的正极和负极接反了，晶闸管VS处于反向阻断状态，工作人员不能对被测蓄电池进行更换。
当比较结果表明被测蓄电池的电压大于基准电压时，则说明晶闸管VS的阳极和阴极与被测蓄电池的正极和负极正确相连，控制器U1向光耦驱动电路输出低电平，使得光耦驱动电路导通，光耦驱动电路导通后便实施驱动与自身相连的晶闸管VS，晶闸管VS导通，蓄电池组可通过导通后的晶闸管VS继续保持直流系统运行，把被测蓄电池短接，进而安全地隔离被测蓄电池，以便工人员对该蓄电池进行作更换。实现了在不影响直流系统持续供电状态下，可安全解除或更换被测蓄电池后再把新的蓄电池投入运行的目的。
可选的，所述基准电压单元包括电阻R1、与电阻R1串联的电阻R3、以及与电阻R1并联的电容C4，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端连接控制器U1的输入端，电阻R1的另一端经电阻R3接高电平。
在实施中，基准电压单元包括电阻R1、电阻R3和电容C4，如图2所示，电阻R1串联电阻R3，在电阻R1的两端还并联电容C4，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端还与控制器U1的P1.7端相连，电阻R1的另一端经电阻R3接电源端Vcc（+5V）,基准电压单元用于获取基准电压值，本实施例基准电压值的大小是由电阻R1、R3的电阻值决定的，基准电压值的大小根据公式计算得到的，UT表示基准电压值，U0表示电源端Vcc(+5V)。
可选的，所述测量单元包括电阻R7、R8、以及二极管VD1，电阻R7的一端与控制器U1的输入端相连，电阻R7的另一端还经二极管VD1接地，电阻R7的另一端经电阻R8连接晶闸管VS的阳极。
在实施中，测量单元包括电阻R7、R8、以及二极管VD1，如图3所示，控制器U1的P1.4端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端经二极管VD1接地，电阻R7另一端还经电阻R8与晶闸管VS的阳极（A）相连。因控制器U1是一款自带AD转换器的51系列单片机，可以测量被测蓄电池的电压。此处，电阻R7、R8起限流作用，二极管VD1能有效的保护控制器U1的P1.4端，避免了控制器U1的P1.4端因被测蓄电池的电压过高受到损坏的情况。
可选的，在所述光耦隔离驱动电路和晶闸管VS之间设有防误单元，其中，所述防误单元包括二极管VD2、与二极管VD2反向串联的二极管VD3、以及电阻R9，二极管VD2的正极连接经电阻R9光耦隔离驱动电路，二极管VD3的负极接地。
在实施中，光耦隔离驱动电路包括光耦隔离模块U2、电阻R2、以及电阻R9，防误单元包括二极管VD2、VD3，如图4所示，光耦隔离模块U2的VCC端接电源端Vcc（+5V），光耦隔离模块U2的GND端接地，光耦隔离模块U2的A端经电阻R2接电源端Vcc（+5V），光耦隔离模块U2的K端与控制器U1的P1.5端相连，光耦隔离模块U2的VO端经电阻R9与晶闸管VS的控制极（G）相连，二极管VD2的负极与晶闸管VS的控制极（G）相连，二极管VD2的正极与二极管VD3的正极相连，二极管VD3的负极与晶闸管VS的阴极（K）相连，二极管VD3的负极还接地，晶闸管VS的阴极（K）还与被测蓄电池的负极相连，晶闸管VS的阳极（A）与被测蓄电池的正极相连。这里防误单元主要起正反相稳压钳位作用。
可选的，在所述控制器U1和电池短接单元之间设有用于对被测蓄电池极性连接错误进行报警的报警单元，其中，所述报警单元包括指示灯H1、H2、H3，指示灯H1的正极连接高电平，指示灯H1的负极经电阻R4连接控制器U1，指示灯H1的负极经电阻R4连接晶闸管VS的阴极；
指示灯H2的正极连接高电平，指示灯H2的负极经电阻R5连接控制器U1，指示灯H2的负极经电阻R5连接晶闸管VS的控制极；
指示灯H3的正极连接高电平，指示灯H3的负极经电阻R6连接控制器U1，指示灯H3的负极经电阻R6连接晶闸管VS的阳极。
在实施中，报警单元的报警形式主要包括震动报警、声音报警、以及光报警，本实施例的报警单元是通过指示灯提示，其中，报警单元包括指示灯H1、H2 、H3，如图3所示，指示灯H1的正极与电源端Vcc（+5V）相连，指示灯H1的负极经电阻R4与控制器U1的P1.1端相连，指示灯H1的负极经电阻R4与晶闸管VS的阳极（A）相连，指示灯H2的正极与电源端Vcc（+5V）相连，指示灯H2的负极经电阻R5与控制器U1的P1.2端相连，指示灯H2的负极经电阻R5与晶闸管VS的控制极（G）相连，指示灯H3的正极与电源端Vcc（+5V）相连，指示灯H3的负极经电阻R6与控制器U1的P1.3端相连，指示灯H3的负极经电阻R6与晶闸管VS的阴极（K）相连，控制器U1的GND端接地，控制器U1的VCC端接电源端Vcc（+5V），控制器U1的P1.5端与光耦隔离模块U2的K端相连，控制器U1的P1.7端与基准电压单元中的电阻R1的另一端相连。
当晶闸管VS的阳极（A）和阴极（K）分别与被测蓄电池的正极和阴极相连，则指示灯H3、H2点亮，说明晶闸管VS处于导通状态，可以对被测蓄电池进行更换；当晶闸管VS的阳极（A）和阴极（K）与被测蓄电池的正极和负极接反了，则指示灯H1点亮，说明晶闸管VS处于反阻断状态，不可以对被测蓄电池进行更换。
可选的，所述光耦隔离驱动电路包括光耦隔离模块U2，光耦隔离模块U2的型号为TLP250。
在实施中，光耦隔离驱动电路包括光耦隔离模块U2，光耦隔离模块U2的输入输出间互相隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰性强，工作稳定，因而在各种电路中得到广泛的应用。光耦隔离模块U2的各种各样型号诸多，本实施例中光耦隔离模块U2的型号为TLP250，其成本相对于其它光耦隔离模块的型号较低。
可选的，所述供电单元包括DC-DC电源转换器U3，DC-DC电源转换器U3的型号为WRA1205P-3W。
在实施中，为了便于控制器U1能在更宽的电压范围内工作，本实施的供电单元包括DC-DC电源转换器U3，DC-DC电源转换器U3的型号为WRA1205P-3W。如图5所示，DC-DC电源转换器U3的Vin-端与12V高性能锂电池的负极相连，DC-DC电源转换器U3的Vin+端经熔断器F1与12V高性能锂电池的正极相连，在DC-DC电源转换器U3的Vin-端与Vin+端之间设有极性电容C1和电容C2，在DC-DC电源转换器U3的COM端与Vo+端之间设有极性电容C3和电容C5，在极性电容C3的正极接电源端Vcc（+5V），在极性电容C3的负极接地。12V高性能锂电池的12V经DC-DC电源转换器U3降压成5V，并将降压后的5V给跨接装置供电。
本发明提供了用于蓄电池的跨接装置，在跨接装置中设有控制器U1，控制器U1的输入端连接有基准电压单元、以及测量单元，在测量单元的输入端上连接有电池短接单元；控制器U1的输出端连接有的光耦隔离驱动电路，光耦隔离驱动电路的输出端连接与电池短接单元相连；电池短接单元包括晶闸管VS，在跨接装置中还包括向跨接装置供电的供电单元。通过控制器U1判定晶闸管VS的阳极和阴极与被测蓄电池的正极和负极连接正常后，令光耦隔离驱动电路驱动晶闸管VS，使得蓄电池组通过晶闸管VS可继续保持直流系统运行，安全地隔离被测蓄电池，实现了在不影响直流系统持续供电状态下，可安全解除或更换被测蓄电池后再把新的蓄电池投入运行的目的。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于蓄电池的跨接装置，用于测量被测蓄电池的电压以及更换性能下降或损坏的被测蓄电池，在所述跨接装置中设有控制器U1，其特征在于，
控制器U1的输入端连接有给控制器U1提供基准电压的基准电压单元、以及用于测量被测蓄电池的电压的测量单元，在测量单元的输入端上连接有电池短接单元；
控制器U1的输出端连接有用于隔离自身的输入输出信号的光耦隔离驱动电路，光耦隔离驱动电路的输出端与电池短接单元相连；
其中，电池短接单元包括晶闸管VS，晶闸管VS的阳极和阴极分别与被测蓄电池的正极和负极相连，晶闸管VS的阳极还与测量单元的输出端相连，晶闸管VS的控制极与光耦隔离驱动电路的输出端相连；
在跨接装置中还包括向跨接装置供电的供电单元；
在所述控制器U1和电池短接单元之间设有防误单元；
在所述控制器U1和电池短接单元之间设有用于对被测蓄电池极性连接错误进行报警的报警单元。
2.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述基准电压单元包括电阻R1、与电阻R1串联的电阻R3、以及与电阻R1并联的电容C4，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端连接控制器U1的输入端，电阻R1的另一端经电阻R3接高电平。
3.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述测量单元包括电阻R7、R8、以及二极管VD1，电阻R7的一端与控制器U1的输入端相连，电阻R7的另一端还经二极管VD1接地，电阻R7的另一端经电阻R8连接晶闸管VS的阳极。
4.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述防误单元包括二极管VD2、与二极管VD2反向串联的二极管VD3、以及电阻R9，二极管VD2的正极连接经电阻R9光耦隔离驱动电路，二极管VD3的负极接地。
5.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述报警单元包括指示灯H1、H2、H3，指示灯H1的正极连接高电平，指示灯H1的负极经电阻R4连接控制器U1，指示灯H1的负极经电阻R4连接晶闸管VS的阴极；
指示灯H2的正极连接高电平，指示灯H2的负极经电阻R5连接控制器U1，指示灯H2的负极经电阻R5连接晶闸管VS的控制极；
指示灯H3的正极连接高电平，指示灯H3的负极经电阻R6连接控制器U1，指示灯H3的负极经电阻R6连接晶闸管VS的阳极。
6.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述光耦隔离驱动电路包括光耦隔离模块U2，光耦隔离模块U2的型号为TLP250。
7.根据权利要求1所述的用于蓄电池的跨接装置，其特征在于，所述供电单元包括DC-DC电源转换器U3，DC-DC电源转换器U3的型号为WRA1205P-3W。
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