CN203561740U - 可充电电源的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可充电电源的检测装置，其包括中央处理器，连接在中央处理器与外部电源之间的电源变换电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路以及与上位机通信的RS-232接口。本实用新型是以单片机实现的中央处理器为核心，依据电压检测电路、电流检测电路及温度检测电路分别检测可充电电源的电压、电流及温度信息，获取的检测数据暂存在与中央处理器相连的存储器之中，由中央处理器将检测数据通过RS-232接口传送给上位机，为上位机实时、综合检测可充电电源的各项参数提供了实现条件，且具有电路结构简单、适用性较佳以及检测结果准确的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，尤其是涉及一种可充电电源的检测装置。
背景技术
目前，可充电电池(比如锂电池)的需求量每年以30％的速度增长，给锂电池行业带来了新的挑战和机遇。可充电电池的性能参数主要有：电池电压、容量、内阻、工作温度、能量、效率、循环寿命、内部压力等，通过对这些参数的测定我们可以评价电池的性能。
随着新型电池不断出现，现有产品的性能也不断提高，电池产品不断向体积小、重量轻、容量大、寿命长、安全性好、无环境污染、国际标准化、通用化方向发展，因此对电池检测及相应的检测设备也提出了更高的要求。为此，我国许多电池生产厂家也先后引进了一些国外的电池检测设备，像美国MACCOR和Arbin公司的设备，其检测精度和产品合格率都很高，但价格昂贵。
实用新型内容
为克服现有技术的缺陷，本实用新型提出一种电路结构简单、实现成本较低且检测结果准确的可充电电源的检测装置。
本实用新型采用如下技术方案实现：一种可充电电源的检测装置，其包括中央处理器，连接在中央处理器与外部电源之间的电源变换电路，均连接中央处理器的存储器、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路以及与上位机通信的RS-232接口；
其中，电压检测电路包括：若干个分别连接在中央处理器与可充电电源中各个单体电池之间的电压监控芯片；串接在可充电电源输出端的分压电阻R1和分压电阻R2；连接在分压电阻R1与分压电阻R2公共端的RC滤波电路；依次连接在RC滤波电路输出端与中央处理器之间的隔离芯片与采样芯片。
其中，电流检测电路包括：与单体电池相连的若干个电流传感器，依次连接在电流传感器输出端与中央处理器之间的放大电路和AD转换电路。
其中，温度检测电路包括若干个温度传感芯片，每个温度传感芯片设置在可充电电源中的每一个单体电池的电池极柱上或者可充电电源的电池箱中，且每个温度传感芯片的电源线通过一个上拉电阻连接+5V电源、数据传输线均连接中央处理器。
其中，RS-232接口包括与上位机相连的DB9接口、以及连接在中央处理器与DB9接口之间的电平转换芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型提出的可充电电源的检测装置，是以单片机实现的中央处理器为核心，依据电压检测电路、电流检测电路及温度检测电路分别检测可充电电源的电压、电流及温度信息，获取的检测数据暂存在与中央处理器相连的存储器之中，由中央处理器将检测数据通过RS-232接口传送给上位机，为上位机实时、综合检测可充电电源的各项参数提供了实现条件。另外，本实用新型提出的检测装置具有电路结构简单、适用性较佳以及检测结果准确的优点。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是对单体电池电压检测电路的示意图；
图3是总电压检测电路的示意图；
图4是温度检测电路的示意图；
图5是RS-232接口电路的示意图。
具体实施方式
本实用新型尤其适合对由若干可充电电池(比如锂电池)构成的可充电电源，该可充电电源的内部单体可充电电池(简称为单体电池)的连接方式有两种：一是单节容量超过50Ah的大容量单节电池串联成蓄电池组；二是由3.7Ah的小圆柱电池，通过先并联成大容量电池排，数排蓄电池再串联成蓄电池串，每个蓄电池串的总电压达到输出电压，把数个蓄电池串并联形成可充电电源。
如图1所示，本实用新型提出的可充电电源的检测装置，包括：由单片机(MCU)实现的中央处理器，连接在中央处理器与外部AC220V电源之间的电源变换电路，均连接中央处理器的存储器、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、与上位机通信的RS-232接口、键盘及显示模块。
本实用新型以中央处理器为核心，通过电压检测电路直接对可充电电源中的单体电池电压以及总电压进行检测，通过电流检测电路对单体电池的电流进行检测，通过温度检测电路对单体电池的温度进行检测，将所有的检测信息通过RS-232接口发送给上位机，由上位机判断可充电电源的温度是否过高/低、单体电池电压是否超高/低、单体电池电流是否超高/低等，从而为系统性的检测和分析可充电电源的各项参数提供了实现条件。
电压检测电路包括对单体电池的输出电压进行测量的单体电池电压检测电路，以及对可充电电源的总输出电压进行测量的总电压检测电路。
如图2所示，在本实施例中，单体电池电压检测电路包括若干个连接在中央处理器与单体电池之间由德州仪器(TI)生产型号为bq76PL536的电压监控芯片，该电压监控芯片bq76PL536是可堆叠式3至6节串联电芯锂离子电源监控器、平衡器与保护器整合模数转换器，可测量的单只电池的电压范围为1～5V，每片电压监控芯片bq76PL536可同时检测6节电池CELL_1至CELL_6。电压监控芯片bq76PL536能够在-40℃～85℃的温度范围内稳定工作，每节单体电池的电压数据转换时间最大是3us，且电压监控芯片bq76PL536由所测单体电池直接供电，供电电压范围为5.5～30V。
如图3所示，总电压检测电路包括：串接在可充电电源输出端(一般并联由超级电容C1)的分压电阻R1和分压电阻R2，且分压电阻R1的阻值加上分压电阻R2的阻值后是足够大的，以防止连接在可充电电源输出端时产生过大的漏电流而耗费可充电电源的电量；连接在分压电阻R1与分压电阻R2公共端的RC滤波电路，该RC滤波电路包括电阻R3和滤波电容C2；依次连接在RC滤波电路输出端与中央处理器之间的隔离芯片与采样芯片。在一个优选实施例中，隔离芯片选用HPCL7800，采样芯片选用具有IIC接口的AD转换器ADSll10。
而电流检测电路包括：与单体电池相连的若干个电流传感器，电流传感器采用霍尔传感器；依次连接在电流传感器输出端与中央处理器之间的放大电路和AD转换电路。通过电流传感器检测各个单体电池的电流，然后经过放大电路进行放大处理送入AD转换电路，经过模拟-数字转换后传送给中央处理器。
如图4所示，在每个蓄电池串的其中一个单体电池的电池极柱上或者电池箱中设置一个温度传感芯片，本实施例采用Dallas公司生产的DS18820芯片。DS18820芯片的温度检测范围在.55～+125℃之间，精度可达±05℃。其可编程为9位～12位A/D转换精度，每个DS18820芯片在出厂之前其ROM里都写入了唯一的64位注册码，在单总线网络中注册码用于1-Wire主机对从机器件逐一寻址，可以采用二叉树型结构的搜索算法。也正是因为这一特点，可以在一条总线上挂若干DS18820芯片检测节点，满足数据采集系统需要检测多点电池温度的要求。每个DS18820芯片的电源线通过一个上拉电阻连接+5V电源，每个DS18820芯片的数据传输线均连接中央处理器。
如图5所示，本实用新型的检测装置与上位机通过RS-232接口进行通信，由于中央处理器(MCU)串口的输入、输出均为TTL电平，而上位机上的RS-232接口为了提高抗干扰性能，采用的是RS-232标准的EIA电平，因此要实现PC机与单片机之间的串行通信，其接口必须经过电平转换。RS-232接口包括与上位机相连的DB9接口以及电平转换芯片，本实用新型选用MAX232芯片作为这两种电平转换的电平转换芯片。MAX232芯片是MAXIM公司生产的低功耗、单电源(+5V)的双RS232C发送器与接收器，具有很好的通用性，适用于各种EIA232E和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源变换成RS-232C输出电平所需±10V电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的+5V电源。外围需接4个1μF/25V电解电容，供内部电压变换之需。MAX232芯片引脚T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT接TTL电平，引脚T1OUT、T2OUT，R1IN、R2IN为EIA电平。因此，中央处理器(MCU)的TXD端口与MAX232芯片的引脚T1IN，而MAX232芯片的引脚T1OUT通过DB9接口与上位机相连，利用RS-232接口中的RD(接受数据线)、TD(发送数据线)、GND(信号地)三线来完成双工通信。
综上，本实用新型提出的可充电电源的检测装置，是以单片机实现的中央处理器为核心，依据电压检测电路、电流检测电路及温度检测电路分别检测可充电电源的电压、电流及温度信息，获取的检测数据暂存在与中央处理器相连的存储器之中，由中央处理器将检测数据通过RS-232接口传送给上位机，为上位机实时、综合检测可充电电源的各项参数提供了实现条件。另外，本实用新型提出的检测装置具有电路结构简单、适用性较佳以及检测结果准确的优点。
Claims (4)
1.一种可充电电源的检测装置，其特征在于，包括中央处理器，连接在中央处理器与外部电源之间的电源变换电路，均连接中央处理器的存储器、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路以及与上位机通信的RS-232接口；
其中，电压检测电路包括：若干个分别连接在中央处理器与可充电电源中各个单体电池之间的电压监控芯片；串接在可充电电源输出端的分压电阻R1和分压电阻R2；连接在分压电阻R1与分压电阻R2公共端的RC滤波电路；依次连接在RC滤波电路输出端与中央处理器之间的隔离芯片与采样芯片。
2.根据权利要求1所述可充电电源的检测装置，其特征在于，电流检测电路包括：与单体电池相连的若干个电流传感器，依次连接在电流传感器输出端与中央处理器之间的放大电路和AD转换电路。
3.根据权利要求1所述可充电电源的检测装置，其特征在于，温度检测电路包括若干个温度传感芯片，每个温度传感芯片设置在可充电电源中的每一个单体电池的电池极柱上或者可充电电源的电池箱中，且每个温度传感芯片的电源线通过一个上拉电阻连接+5V电源、数据传输线均连接中央处理器。
4.根据权利要求1所述可充电电源的检测装置，其特征在于，RS-232接口包括与上位机相连的DB9接口、以及连接在中央处理器与DB9接口之间的电平转换芯片。
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