CN201247308Y - 智能蓄电池充电/放电检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能蓄电池充电/放电检测仪，它包括有充电机、PTC放电组件、第一、二空气开关、单体电池电压检测电路、蓄电池组总电压及充放电电流检测电路、主控制电路、充电控制电路、放电控制电路；单体电池电压检测电路和蓄电池组总电压及充放电电流检测电路的输出端接主控制电路的输入端，主控制电路的一路输出端经充电控制电路接充电机的控制端；主控制电路的另一路输出端经放电控制电路接PTC放电组件的控制端。本实用新型有益效果是能够实现对蓄电池的监控、充电、放电、循环放充、活化等功能；智能化程度高。

Description

智能蓄电池充电/放电检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种智能蓄电池充电/放电检测仪，属于蓄电池检测及维护设备技术领域。

背景技术

蓄电池广泛应用于电信、银行、机场、铁路、医院等重要单位的后备电源系统中，在市电停电的情况下做为后备电源来使用，因此蓄电池是否能正常运行对上述单位影响相当重要。目前，对于蓄电池的维护国内主要是由放电仪、充电机、电池监控仪来对电池进行维护和监控。由于各种维护设备来自不同的生产厂家，且对电池维护需多台设备协同工作，对于操作人员来说，需要了解每台设备的性能。给操作带来很大不便，由于是多台设备，无法避免设备间的互相干扰，使维护的效果不太理想。

由于对电池充电、放电、检测需要不同功能的设备，而电信、电力等用户对电池的维护、检测则需要在放电的同时来对电池检测，并且放电后需要充电以便立即投入工作。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是针对上述现有技术存在的问题，而提供一种能够实现充电、放电、检测、监测和活化等主要功能的智能蓄电池充电/放电检测仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

本实用新型包括有充电机、PTC放电组件、第一、二空气开关；其特征在于它还包括有单体电池电压检测电路、蓄电池组总电压及充放电电流检测电路、主控制电路、充电控制电路、放电控制电路；单体电池电压检测电路由电压采样及转换电路、第一微处理器组成；所述电压采样及转换电路的输入端接蓄电池组，电压采样及转换电路与第一微处理器双向连接，第一微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

所述蓄电池组总电压及充放电电流检测电路包括有电压采样电路、电流传感器、充放电电流采样电路、选通电路、第二微处理器；所述电压采样电路的输入端接蓄电池组，电压采样电路的输出端接选通电路的输入端，电流传感器同时套装在蓄电池组的充放电回路的相应的支路上，电流传感器的输出端经充放电电流采样电路接选通电路的另一个输入端，选通电路与第二微处理双向连接；第二微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

主控制电路的一路输出端经充电控制电路接充电机的控制端，充电机经第二空气开关接蓄电池组，以构成充电回路；主控制电路的另一路输出端经放电控制电路接PTC放电组件的控制端，蓄电池组经第一空气开关接PTC放电组件，以构成放电回路。

本实用新型所述蓄电池总电压及充放电电流检测电路还包括有温度传感器，所述温度传感器的输出端接第二微处量器的相应输入端。

本实用新型所述充电机采用开关电源。

本实用新型的有益效果是能够实现对蓄电池的监控、充电、放电、循环放充、活化等功能；自动化程度高，大大减轻了电池维护人员的工作量，而且可以通过计算机对仪器存储的数据进行分析，及时找出落后电池，为蓄电池正常运行提供了可靠的保障。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的单体电池电压检测电路的电路原理图。

图3为本实用新型的蓄电池组总电压及充放电电流检测电路的电路原理图。

图4为本实用新型的主控制电路的电路原理图。

图5为本实用新型的充电控制电路的电路原理图。

图6为本实用新型的放电控制电路的电路原理图。

具体实施方式

由图1-6所示实施例可知，它包括有充电机、PTC放电组件、第一、二空气开关；其特征在于它还包括有单体电池电压检测电路、蓄电池组总电压及充放电电流检测电路、主控制电路、充电控制电路、放电控制电路；单体电池电压检测电路由电压采样及转换电路、第一微处理器组成；所述电压采样及转换电路的输入端接蓄电池组，电压采样及转换电路与第一微处理器双向连接，第一微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

所述蓄电池组总电压及充放电电流检测电路包括有电压采样电路、电流传感器、充放电电流采样电路、选通电路、第二微处理器；所述电压采样电路的输入端接蓄电池组，电压采样电路的输出端接选通电路的输入端，电流传感器同时套装在蓄电池组的充放电回路的相应的支路上，电流传感器的输出端经充放电电流采样电路接选通电路的另一个输入端，选通电路与第二微处理双向连接；第二微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

主控制电路的一路输出端经充电控制电路接充电机的控制端，充电机经第二空气开关接蓄电池组，以构成充电回路；主控制电路的另一路输出端经放电控制电路接PTC放电组件的控制端，蓄电池组经第一空气开关接PTC放电组件，以构成放电回路。

所述蓄电池总电压及充放电电流检测电路还包括有温度传感器，所述温度传感器的输出端接第二微处量器的相应输入端。

所述充电机采用开关电源。

所述主控制电路通过通信接口与PC机相连接。

所述单体电池电压检测电路中的电压采样及转换电路由电阻R1-R48、电容C1-C24、集成块U1-U11组成；电阻R1-R48、电容C1-C24组成分压电阻阵列，分压电阻阵列共24支串联分压支路，每支串联分压支路由两个电阻和一个电容组成；各支串联分压支路中两个串联电阻之间的节点依次为E1-E24；在每个串联分压支路中，与各自对应的单节蓄电池正极相连接的电阻上并联一个电容；第1节蓄电池DT1与第1支串联分压支路构成分压采样回路，蓄电池DT2-DT24分别与相邻两支串联分压支路构成各自的分压采样回路；

集成块U1-U11组成转换电路，所述节点E1-E24依次分别接集成块U1-U3的输入端IN0-IN7，所述节点E2-E17依次分别接集成块U5-U6的输入端IN0-IN7，所述节点E18-E24分别接集成块U7的输入端IN1-IN6；

集成块U1-U8的A、B、C脚分别接用于模拟开关的集成块U10的16脚、14脚、13脚；集成块U9的11脚、10脚分别接集成块U10的12脚、11脚；集成块U1及U5的6脚并联后接集成块U9的13脚；集成块U2及U6的6脚并联后接集成块U9的14脚；集成块U3及U7的6脚并联后接集成块U9的15脚；集成块U4及U8的6脚并联后接集成块U9的12脚；集成块U1-U4的COM脚接用于电平转换的集成块U11输入端3脚；集成块U5-U8的COM脚接用于电平转换的集成块U11输入端2脚；

所述第一微处量器由单片机CPU1及其外围元件晶振Y1、电阻R49-R51、电容C25-C29组成；单片机CPU1的输入端1-4脚接集成块U11的输出端6脚；单片机CPU1的23-27脚依次分别接集成块U10的1脚、3-6脚；集成块U10的1脚与2脚并联。

所述蓄电池组总电压及充放电电流检测电路中的电流传感器采用电流互感器DLQ；

所述充放电电流采样电路由电阻R52-R54、电容C30-C32组成；所述选通电路由光开关GK1、GK2、电阻R59-R62、用于选通用的集成块U12组成；电流互感器DLQ的3脚依次经电阻R52、R53接光开关GK1的6脚，电流互感器DLQ的4脚接地；电阻R54与电容C30并联后接在电阻R52与R53的节点与地之间；电容C31与C32并联后接在光开关GK1的输入端6脚与地之间；

所述电压采样电路由电阻R55-R58、电容C33、C34组成；蓄电池组的第一节DT1的正极依次经电阻R55、R56接光开关GK2的输入端8脚，蓄电池组的第24节DT24的负极依次经电阻R58接光开关GK2的另一输入端6脚，电阻R57接在电阻R55与R56的节点与光开关GK2的6脚之间，电容C33与C34并联后接在光开关GK2的8脚与6脚之间；

所述用于选通用的集成块U12的输出端15脚、14脚分别接光开关GK1、GK2的4脚；

所述第二微处理器由单片机CPU2及其外围元件电阻R63-R65、电容C35-C38、晶振Y2、插座J1组成；单片机CPU2的输入端1-4脚并联后分别接光开GK1的5脚与光开关GK2的7脚；单片机CPU2的输出端23-25脚分别接集成块U12的输入端1-3脚；光开关GK1、GK2的2脚与4脚分别相连接；

所述温度传感器TQ的输出端2脚接单片机CPU2的输入端19脚，温度传感器TQ的3脚接地，电阻R65接在温度传感器TQ的1脚与2脚之间。

所述主控制电路由单片机CPU3及其外围元件晶振Y3、电容C39-C40、存储器U13、键盘接口J1、总线驱动器U14、端口扩展芯片U15-U17、电阻R66、晶体管Q1、扬声器LS1、显示屏接口J2及外围元件电位器VR组成；单片机CPU3的3脚、4脚通过RS485总线分别接单片机CPU1和CPU2的18脚、17脚；单片机CPU3的7脚、8脚、14脚、15脚分别接存储器U13的15脚、14脚、13脚、7脚；单片机CPU3的39-32脚分别与总线驱动器U14以及扩展芯片U15-U17的2-9脚相连接；总线驱动器U14的输入端11-18脚分别与显示屏接口J2的17-10脚相连接；电位器VR接在显示屏接口J2的19脚与地之间，电位器VR的动触头接显示屏接口J2的4脚；

晶体管Q1的基极经电阻R66接扩展芯片U17的输出端15脚，扬声器LS1接在晶体管Q1的发射极与VCC之间，晶体管Q1的集电极接地；

键盘接口J1的3脚、5脚、7脚、9脚分别接单片机CPU3的9脚、5脚、2脚、12脚；

单片机CPU3的10脚、11脚通过通信接口与PC机相连接。

端口扩展芯片U16的17脚、18脚接风机继电器FJ。

所述充电控制电路由集成块U18-U21、光耦GO1-GO3、电阻R67-R85、电容C41-C44组成；所述主控制电路的单片机CPU3的P3.5脚、P1.1脚、P1.0脚分别经起整形作用的集成块U18A-U18C接光耦GO1-GO3的输入端3脚；光耦GO1-GO3的输出端6脚分别接起D/A作用的集成块U19的输入端6-8脚；

集成块U19的一路输出端11脚、12脚经第一放大电路接插座J3的3脚，所述第一放大电路由集成块U20A、U20B及其外围元件电阻R76-R80、电容C3组成；

集成块U19的另一路输出端9脚、10脚经第二放大电路接插座J3的4脚，所述第二放大电路由集成块U21A、U21B及其外围元件电阻R81-R85，电容C44组成；

所述插座J3的3脚、4脚分别接充电机的两个控制端。

三端稳压器WYQ及其外围元件电阻R73-R74、电容C41-C42组成集成块U19的参考电压电路，参考电压电路的输出端接集成块U19的2脚，集成块U19的2-5脚并联。

所述放电控制电路由光耦GO4-GO20、电阻R86-R102组成；光耦GO1的输入端接主控制电路中的单片机CPU3的放电控制细调输出端17脚，光耦GO1的输出端接PTC放电组件的细调控制端；

光耦GO2—GO24的输入端依次分别接放电控制电路中的端口扩展芯片U5—U17的放电粗调输出端V01—V016脚；光耦GO2—GO24的输出端分别接PTC放电组件的粗调控制端。

本实施例的主要功能及工作原理如下：

一、实时监测功能：

1、单体电池电压监测：

通过分压电阻阵列采集到的单体电压被送到转换电路中，转换电路中的模拟开关U10受单片机CPU1的控制循环选择蓄电池组的每一节采样电压，经电平转换集成块U11进入单片机CPU1内部的A/D转换器，对采样电压进行数字化转换，并存在单片机CPU1内部的存储器中，然后通过RS485总线把数据传到主控制电路中的单片机CPU3中，CPU3把收到的数据通过液晶显示屏实时显示出来。

2、蓄电池总电压及充放电电流的监测：

蓄电池总电压及充放电电流检测电路中的电压采样电路为电阻分压采样，所采集的电压信号被送到光开关GO2的输入端；电流互感器DLQ采集到充放电电流信号经分压电阻组成的采样电路后，被送至光开关GO1的输入端，选通集成块U12受单片机CPU2的控制将采集到的总电压采样信号或充放电电流采样信号送至单片机CPU2内部的A/D转换器，对采样信号进行数字化转换，并存储在CPU2内部的存储器中，然后通过RS485总线把数据传到单片机CPU3中，CPU3把收到的数据通过液晶显示屏实时显示出来。

二、充电功能：

恒流充电：在主菜单下选择充电模式，设定充电参数，按启动开始充电。首先CPU3把充电的电压、电流控制信号通过控制接口输出到充电机的控制端，充电机输出相应的电压、电流给电池组充电。这时当检测到的充电电流小于设定的电流时，增加输出的电流，当充电电流大于设定电流时减小充电电流，从而达到恒流充电。当充电电压达到设定电压时，充电机进入减流均充充电状态，当时不再调整电流，而是进行恒压减流充电，当电流下降到设定电流的30％时，充电进入浮充充电。CPU3实时根据采集的电压、电流信号对充电的输出进行调整。以达到自动充电的目的。当充电的时间到了设定的充电时间后，充电自动停止充电。当总电压或单体电压出现异常时，充电机自动停止充电。达到自动保护电池的目的。

三、放电功能：

恒流放电：在主菜单下选择放电工作模式，设置放电电流，告警电压等参数，按启动开始恒流放电。CPU3根据设定的放电电流，通过放电控制接口，输出放电控制信号，控制PTC放电组件进行放电。当检测到的电流小于设定的电流时，增加控制信号的强度，增加放电电流，当检测到的放电电流大于设定的电流时，减小放电控制信号的强度，以减小放电电流。从而可以对电池进行恒流放电。在进行恒流放电的同时，CPU3还在监测放电的电压，当电池电压达到停止电压时，停止放电。当某一节单体电池的电压小于设定电压时停止放电。如果放电时间到了设定的时间，也停止放电。因此放电过程中完全可以做到无人职守。

四、自动放充功能：

在进入自动放充之前，先按上述恒流放电功能要求设定恒流放电参数，再按上述恒流充电功能要求设定恒流充电参数，进入自动放充启动界面，按启动键启动自动放充。自动放充是对电池进行一次自动放电充电维护，充放电之间切换不需人来干预。启动自动放充后，本机首先对电池进行一次恒流放电，放电结束后自动给电池充电。

五、电池活化功能：

电池活化是对落后电池进行的维护。在进入电池活化之前，先设定恒流放电参数，再设定充电参数，进入电池活化设置界面，设置电池放充的次数。按启动后，本机按照活化次数对电池进行反复放电充电，直到设定的次数。活化过程中不需要人来干预。

六、报警功能：

在实时监测时，CPU3根据设定的告警参数，及时对数据进行分析，把告警信息通过显示屏显示出来，并通过杨声器LS1进行声报警。

Claims (9)

1、智能蓄电池充电/放电检测仪，它包括有充电机、PTC放电组件、第一、二空气开关；其特征在于它还包括有单体电池电压检测电路、蓄电池组总电压及充放电电流检测电路、主控制电路、充电控制电路、放电控制电路；单体电池电压检测电路由电压采样及转换电路、第一微处理器组成；所述电压采样及转换电路的输入端接蓄电池组，电压采样及转换电路与第一微处理器双向连接，第一微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

所述蓄电池组总电压及充放电电流检测电路包括有电压采样电路、电流传感器、充放电电流采样电路、选通电路、第二微处理器；所述电压采样电路的输入端接蓄电池组，电压采样电路的输出端接选通电路的输入端，电流传感器同时套装在蓄电池组的充放电回路的相应的支路上，电流传感器的输出端经充放电电流采样电路接选通电路的另一个输入端，选通电路与第二微处理双向连接；第二微处理器与主控制电路通过通信接口相连接；

主控制电路的一路输出端经充电控制电路接充电机的控制端，充电机经第二空气开关接蓄电池组，以构成充电回路；主控制电路的另一路输出端经放电控制电路接PTC放电组件的控制端，蓄电池组经第一空气开关接PTC放电组件，以构成放电回路。

2、根据权利要求1所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述蓄电池总电压及充放电电流检测电路还包括有温度传感器，所述温度传感器的输出端接第二微处量器的相应输入端。

3、根据权利要求2所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述充电机采用开关电源。

4、根据权利要求3所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述主控制电路通过通信接口与PC机相连接。

5、根据权利要求4所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述单体电池电压检测电路中的电压采样及转换电路由电阻R1-R48、电容C1-C24、集成块U1-U11组成；电阻R1-R48、电容C1-C24组成分压电阻阵列，分压电阻阵列共24支串联分压支路，每支串联分压支路由两个电阻和一个电容组成；各支串联分压支路中两个串联电阻之间的节点依次为E1-E24；在每个串联分压支路中，与各自对应的单节蓄电池正极相连接的电阻上并联一个电容；第1节蓄电池DT1与第1支串联分压支路构成分压采样回路，蓄电池DT2-DT24分别与相邻两支串联分压支路构成各自的分压采样回路；

集成块U1-U11组成转换电路，所述节点E1-E24依次分别接集成块U1-U3的输入端IN0-IN7，所述节点E2-E17依次分别接集成块U5-U6的输入端IN0-IN7，所述节点E18-E24分别接集成块U7的输入端IN1-IN6；

集成块U1-U8的A、B、C脚分别接用于模拟开关的集成块U10的16脚、14脚、13脚；集成块U9的11脚、10脚分别接集成块U10的2脚、1脚；集成块U1及U5的6脚并联后接集成块U9的13脚；集成块U2及U6的6脚并联后接集成块U9的14脚；集成块U3及U7的6脚并联后接集成块U9的15脚；集成块U4及U8的6脚并联后接集成块U9的12脚；集成块U1-U4的COM脚接用于电平转换的集成块U11输入端3脚；集成块U5-U8的COM脚接用于电平转换的集成块U11输入端2脚；

所述第一微处量器由单片机CPU1及其外围元件晶振Y1、电阻R49-R51、电容C25-C29组成；单片机CPU1的输入端1-4脚接集成块U11的输出端6脚；单片机CPU1的23-27脚依次分别接集成块U10的1脚、3-6脚；集成块U10的1脚与2脚并联。

6、根据权利要求5所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述蓄电池组总电压及充放电电流检测电路中的电流传感器采用电流互感器DLQ；

所述充放电电流采样电路由电阻R52-R54、电容C30-C32组成；所述选通电路由光开关GK1、GK2、电阻R59-R62、用于选通用的集成块U12组成；电流互感器DLQ的3脚依次经电阻R52、R53接光开关GK1的6脚，电流互感器DLQ的4脚接地；电阻R54与电容C30并联后接在电阻R52与R53的节点与地之间；电容C31与C32并联后接在光开关GK1的输入端6脚与地之间；

所述电压采样电路由电阻R55-R58、电容C33、C34组成；蓄电池组的第一节DT1的正极依次经电阻R55、R56接光开关GK2的输入端8脚，蓄电池组的第24节DT24的负极依次经电阻R58接光开关GK2的另一输入端6脚，电阻R57接在电阻R55与R56的节点与光开关GK2的6脚之间，电容C33与C34并联后接在光开关GK2的8脚与6脚之间；

所述用于选通用的集成块U12的输出端15脚、14脚分别接光开关GK1、GK2的4脚；

所述第二微处理器由单片机CPU2及其外围元件电阻R63-R65、电容C35-C38、晶振Y2、插座J1组成；单片机CPU2的输入端1-4脚并联后分别接光开关GK1的5脚与光开关GK2的7脚；单片机CPU2的输出端23-25脚分别接集成块U12的输入端1-3脚；光开关GK1、GK2的2脚与4脚分别相连接；

所述温度传感器TQ的输出端2脚接单片机CPU2的输入端19脚，温度传感器TQ的3脚接地，电阻R65接在温度传感器TQ的1脚与2脚之间。

7、根据权利要求6所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述主控制电路由单片机CPU3及其外围元件晶振Y3、电容C39-C40、存储器U13、键盘接口J1、总线驱动器U14、端口扩展芯片U15-U17、电阻R66、晶体管Q1、扬声器LS1、显示屏接口J2及外围元件电位器VR组成；单片机CPU3的3脚、4脚通过RS485总线分别接单片机CPU1和CPU2的18脚、17脚；单片机CPU3的7脚、8脚、14脚、15脚分别接存储器U13的15脚、14脚、3脚、7脚；单片机CPU3的39-32脚分别与总线驱动器U14以及扩展芯片U15-U17的2-9脚相连接；总线驱动器U14的输入端11-18脚分别与显示屏接口J2的17-10脚相连接；电位器VR接在显示屏接口J2的19脚与地之间，电位器VR的动触头接显示屏接口J2的4脚；

晶体管Q1的基极经电阻R66接扩展芯片U17的输出端15脚，扬声器LS1接在晶体管Q1的发射极与VCC之间，晶体管Q1的集电极接地；

键盘接口J1的3脚、5脚、7脚、9脚分别接单片机CPU3的9脚、5脚、2脚、12脚；

单片机CPU3的10脚、11脚通过通信接口与PC机相连接。

8、根据权利要求7所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述充电控制电路由集成块U18-U21、光耦GO1-GO3、电阻R67-R85、电容C41-C44组成；所述主控制电路的单片机CPU3的P3.5脚、P1.1脚、P1.0脚分别经起整形作用的集成块U18A-U18C接光耦GO1-GO3的输入端3脚；光耦GO1-GO3的输出端6脚分别接起D/A作用的集成块U19的输入端6-8脚；

集成块U19的一路输出端11脚、12脚经第一放大电路接插座J3的3脚，所述第一放大电路由集成块U20A、U20B及其外围元件电阻R76-R80、电容C3组成；

集成块U19的另一路输出端9脚、10脚经第二放大电路接插座J3的4脚，所述第二放大电路由集成块U21A、U21B及其外围元件电阻R81-R85，电容C44组成；

所述插座J3的3脚、4脚分别接充电机的两个控制端。

三端稳压器WYQ及其外围元件电阻R73-R74、电容C41-C42组成集成块U19的参考电压电路，参考电压电路的输出端接集成块U19的2脚，集成块U19的2-5脚并联。

9、根据权利要求8所述的智能蓄电池充电/放电检测仪，其特征在于所述放电控制电路由光耦GO4-GO20、电阻R86-R102组成；光耦GO1的输入端接主控制电路中的单片机CPU3的放电控制细调输出端17脚，光耦GO1的输出端接PTC放电组件的细调控制端；

光耦GO2—GO24的输入端依次分别接放电控制电路中的端口扩展芯片U5—U17的放电粗调输出端V01—V016脚；光耦GO2—GO24的输出端分别接PTC放电组件的粗调控制端。

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