CN203455402U - 一种电池检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池检测系统，包括主控芯片，以及与主控芯片电连接的输入装置，LCD显示装置，通信装置，信号处理器和开关阵列单元，所述开关阵列单元包括与电池电连接的双路高压光耦继电器和驱动双路高压光耦继电器的高速CMOS驱动器。其能一次快速检测多节电池电压。

Description

一种电池检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种电池检测系统。 

背景技术

目前市面上的电池检测产品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隐患。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能一次快速检测多节电池电压的检测系统。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电池检测系统，包括主控芯片，以及与主控芯片电连接的输入装置，LCD显示装置，通信装置，信号处理器和开关阵列单元，所述开关阵列单元包括与电池电连接的双路高压光耦继电器和驱动双路高压光耦继电器的高速CMOS驱动器。 

作为上述方案的进一步优化，所述的LCD显示装置为1.8寸彩屏。 

作为上述方案的进一步优化，所述的双路高压光耦继电器多个与一个高速CMOS驱动器电连接。 

作为上述方案的进一步优化，所述的双路高压光耦继电器的切换速度为0.25～0.5 ms。 

作为上述方案的进一步优化，所述的主控芯片内置12位高精度AD转换器。 

作为上述方案的进一步优化，所述的LCD显示装置上设有USB接口，方便导出系统数据到U盘，在其它计算机上备份和查看。 

本实用新型的有益效果主要表现为：相对于采用3/8线译码器控制的电路每次只能检测单节电池电压来说，本新型采用高速CMOS驱动器来驱动双路高压光耦继电器，同时每节电池采用一个双路高压光耦继电器来控制监测信号的闭合和断开，使所有的信号接入可控制，而且可任意监测多节电池的电压。 

附图说明

图1是本实用新型中开关阵列的结构示意图。 

图2是本实用新型的系统架构示意图。 

图3是本实用新型的工作流程图。 

图4是本系统中数据处理的流程示意图。 

图1中，GND为电池负极，AGND为测试电路的负极，电阻R为1% 0603贴片，SMBJ6.8CA为6.8V TVS管。 

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的描述。 

参见图1和图2，一种电池检测系统，包括主控芯片，以及与主控芯片电连接的输入装置，LCD显示装置，通信装置，信号处理器和开关阵列单元，所述开关阵列单元包括与电池电连接的双路高压光耦继电器和驱动双路高压光耦继电器的高速CMOS驱动器。 

所述的LCD显示装置为1.8寸彩屏，所述的双路高压光耦继电器多个与一个高速CMOS驱动器电连接，所述的双路高压光耦继电器的切换速度为0.25～0.5ms，所述的主控芯片内置12位高精度AD转换器，所述的LCD显示装置上设有USB接口。 

本实施例是一种基于STM32的智能UPS电池检测系统，STM32是ARM cortex-M3内核的32位微控制器，UPS电源是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备； 

本实施例可实时采集UPS电池的单电池电压，温度，电池组的电压，电流等信息并进行智能存储，绘图，判断，检测数据是否异常，如果异常则进行报警通知相关人员处理。同时系统内置算法可实现对电池健康状态的判断，以避免因单个电池故障导致整个电池组工作异常，缩短寿命。如果需要可将数据上传至服务器。

本实施例中，系统采用STM32F103VB作为主控芯片；系统采用AQW210作为切换开关，AQW210是松下公司的一款双路高压光耦继电器，最高可承受350V电压，负载电压120mA，开关切换速度0.25～0.5ms。AQW210配合高速CMOS驱动器—MC 74HC595组成快速开关阵列，用来切换要检测的电压通道，经过信号调理电路后，输出信号的电压为0～3V，接入STM32 ADC引脚。STM32内置12位高速ADC经过软件滤波后，得到准确的电压值，然后根据电压值和内置算法，判断系统是否正常和决定是否报警。同时可将数据上传至服务器端，供管理人员查看。 

输入装置主要用于采集环境温度，电池电压，电池组电流等信息；通信装置主要实现了RS485和RS232通信，开关阵列用于选择需要检测的信号； LCD显示装置采用1.8寸彩屏用来显示人机交互界面。信号处理器主要用于调理信号并进行AD转换数据处理等。 

开关阵列如图1所示，通过ARM与MC74HC595通信来控制高压光耦继电器。和普通固态继电器相比，光耦继电器有速度快，噪声小的优点，AQW系列光耦继电器可耐600 V瞬时电压冲击。相对于采用3/8线译码器控制的电路，每次只能检测单节电池电压来说，本实施例采用MC74HC595来驱动光耦继电器，采用图1的接法，即每节电池采用一个AQW210来控制监测信号的闭合和断开，使所有的信号接入可控制，而且可任意监测多节电池的电压，便于实现多节电池检测的功能。本实施例采用虚地接法，避免了由于多节电池串联而形成的高压冲击的危险。 

本实施例使得蓄电池在检测和控制方面更合理，延长电池寿命，辅助提高UPS设备安全性，具体表现在以下几个方面： 

1.系统采用AQW210和MC74HC595组成快速开关阵列，可随意测量一节或连续几节电池的电压；

2.主控芯片采用STM32F103VB，最快速度可达72MHz，内置12位高精度AD转换器；

3.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UPS电池数据信息，通过软件滤波和内置算法，经过数据处理分析和辨别不良电池，并提醒管理人员更换电池；

4．根据用户设置，当设备异常时发出声光报警，并保存报警历史记录；

5．采用RS232和UPS通信，使用RS485与服务器通信。

整个系统的工作过程见图3。 

软件滤波算法的原理是，每个模拟信号输入通道经过AD转换30次后将转换后的数据存储并排序，丢掉前面1/5和最后1/5的数据，将中间留下的数据求平均即得到滤波后的稳定AD值。 

本系统有两路霍尔传感器输入和一路电池组电压输入，能检测高达500V的直流电压。本实施例可快速测量24节0～36V单电池电压，也可测量连续几节电池电压。通过RS485可组成网络监测多组UPS电池组。电池组电压监测范围0～500V，两路电流监测±500A（可更换传感器测量更大范围）。两路温度传感器监测-50℃～100℃。1路RS485通信接口与服务器通信，1路RS232接口与UPS通信。1.8寸16位真彩LCD显示，一个USB HOST可将系统数据导出到U盘。 

设备安装完成后，将本系统固定于机架上，从每节电池正负极引出连接线经200mA保险丝后接入本系统，将霍尔电流传感器穿在电池组供电线路上，然后接入本系统。将温度传感器置于电池组附近并接入本系统。系统运行后则循环检测每节电池的电压，电池组的电压，电流以及环境温度，CPU温度等信息通过LCD显示。同时对检测到的数据进行计算以判断是否有异常出现，一旦出现异常系统发出声光报警并通知远程服务器。用户可通过LCD查看系统运行状态和历时数据曲线，还可以导出数据到U盘查看。本实施例中，数据处理的具体流程如图4所示。 

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。 

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。 

Claims (6)

1.一种电池检测系统，包括主控芯片，以及与主控芯片电连接的输入装置，LCD显示装置，通信装置，信号处理器和开关阵列单元，其特征在于，所述开关阵列单元包括与电池电连接的双路高压光耦继电器和驱动双路高压光耦继电器的高速CMOS驱动器。

2.根据权利要求1所述的一种电池检测系统，其特征在于，所述的LCD显示装置为1.8寸彩屏。

3.根据权利要求1所述的一种电池检测系统，其特征在于，所述的双路高压光耦继电器多个与一个高速CMOS驱动器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种电池检测系统，其特征在于，所述的双路高压光耦继电器的切换速度为0.25～0.5 ms。

5.根据权利要求1所述的一种电池检测系统，其特征在于，所述的主控芯片内置12位高精度AD转换器。

6.根据权利要求1所述的一种电池检测系统，其特征在于，所述的LCD显示装置上设有USB接口。

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