CN204314436U - 一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，包括多节串联锂离子蓄电池、电压检测模块、485总线、模块控制器、Wifi发射模块、Wifi接收模块、主控制器、报警器和上位机，所述电压检测模块包括分压电路、多路选通器、模拟电路和微处理器。所述多节串联锂离子蓄电池分成多组，所述电压检测模块通过485总线与模块控制器相连，所述模块控制器与Wifi发射模块相连，主控制器与Wifi接收模块相连，主控制器对接收到的电压数据进行分析处理后，上传到上位机进行集中管理和储存。本实用新型结构简单，成本低廉，电压检测精度高，摆脱了传统电压检测系统的线束，使检测系统结构更加简洁。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂离子蓄电池电压实时检测系统，具体是一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统。
背景技术
近年来，随着锂离子电池技术的不断发展，锂离子电池在动力电池和储能等许多新能源领域有着越来越广阔的应用。而在这些应用领域，需要把几十节甚至上百节单体锂离子电池串联起来使用达到所需的电压。为了保证电池组的正常工作，需要对锂离子电池进行安全管理，以防止电池出现过充电或者过放电而发生的爆炸。
一般来说对于电池组单体电压的测量，因为电池两端存在共模电压，直接对电池组中单体电压进行检测会出现很大的误差，需要采取其他手段来检测。通常对电压测量方法有集中式检测法和分布式检测法。集中式检测法是对所有串联电池运用一套检测电路，该方法成本低，但是开发难度高，当电池过多时存在累计误差，且无法消除，测量精度差。分布式检测法是对每个单体电池配备一套检测电路，该方法开发简单，精度高，但是模块太多，成本高。此外，现有的锂离子蓄电池电压检测系统的电池电压采集端和检测控制端大都布置有通讯线路，使得电压检测系统的使用复杂麻烦，严重制约了电压检测系统的进一步发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，采用了部分集中、整体分布的思路进行电压检测，结构简单，成本低廉，电压检测精度高；另一方便采用了无线传输方式，摆脱了传统电压检测系统的线束，使检测系统结构更加简洁，使用更加方便。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，包括，多节串联锂离子蓄电池、电压检测模块、485总线、模块控制器、Wifi发射模块、Wifi接收模块、主控制器、报警器和上位机，所述电压检测模块包括分压电路、多路选通器、模拟电路和微处理器；所述多节串联锂离子蓄电池分成多组，每个电池组分别配备一个电压检测模块，所述电压检测模块通过485总线与模块控制器相连，所述模块控制器与Wifi发射模块相连，所述主控制器与Wifi接收模块相连，模块控制器通过与其相连的Wifi发射模块向与主控制器相连的Wifi接收模块发送采集的电压数据，所述主控制器对接收到的电压数据进行分析处理后，上传到上位机进行集中管理和储存。
优选地，所述多路选通器为单8通道数字控制模拟电子开关CD4051。
优选地，所述微处理器为32位ARM微控制器芯片STM32F103C8T6，该芯片工作温度范围-40～+105℃，工作电压为2～3.6V，最高时钟72M，具有2个12位A/D。
优选地，所述485总线的接口电路采用SP3485作为收发器。
优选地，所述的Wifi发射模块和Wifi接收模块均为具有Wifi通讯功能的芯片ESP8266。
优选地，所述的模块控制器和主控制器均为32位ARM微控制器芯片STM32F103R8T6。
该无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，电压检测模块采用部分集中、整体分布的思路，将电池分成若干组，每组集中检测，各组分布检测。各个电压检测模块是相互独立的，通过自身的微处理器配合相应的分压电路、多路选通器和模拟电路，集中完成电池组中各个单体电池电压的检测，同时，其微处理器对采集到各单体电压数据进行预处理后，通过其485总线接口电路以电压报文的形式发送到485总线网络中。模块控制器通过自身的485总线接口电路接收485总线网络中的各个电压检测模块发送的电压报文，模块控制器对接收到的电压报文进行分析处理后，通过与其相连的Wifi发射模块以特定的通讯协议向主控制器发送数据。Wifi接收模块接收到电压数据后，传输给主控制器，由主控制器完成数据的解码以及计算出各个单体电池的电压值和各个电池组的平均电压、最大电压、最小电压等信息，并将这些数据上传到上位机，通过上位机软件对采集到的电压信息进行显示和存储，实现多节串联锂离子蓄电池电压的实时检测。同时，主控制器还可以通过将各个电压信息与设定的报警值进行比较，使用报警器作出相应的报警提醒。
该无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统与现在技术相比，取得的有益效果是：通过采用部分集中、整体分布的思路进行电压检测，结构简单，成本低廉，电压检测精度高。采用无线传输方式，摆脱了传统电压检测系统的线束，使检测系统结构更加简洁，使用更加方便。
附图说明
图1是无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统中各模块连接的结构示意图。
图2是电压检测模块的结构示意图。
图3是模拟电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1中所示，一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，包括，多节串联锂离子蓄电池、电压检测模块1、485总线2、模块控制器3、Wifi发射模块4、Wifi接收模块5、主控制器6、报警器7和上位机8，所述电压检测模块1包括分压电路、多路选通器、 模拟电路和微处理器。所述多节串联锂离子蓄电池分成多组，每个电池组分别配备一个电压检测模块1，所述电压检测模块1通过485总线2与模块控制器3相连，所述模块控制器3与Wifi发射模块4相连，所述主控制器6与Wifi接收模块5相连，模块控制器3通过与其相连的Wifi发射模块4向与主控制器6相连的Wifi接收模块5发送采集的电压数据，所述主控制器6对接收到的电压数据进行分析处理后，上传到上位机8进行集中管理和储存。所述多路选通器为单8通道数字控制模拟电子开关CD4051，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流，其幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号。所述微处理器为32位ARM微控制器芯片STM32F103C8T6，该芯片工作温度范围-40～+105℃，工作电压为2～3.6V，最高时钟72M，具有2个12位A/D，其中，A/D有一个内置自校准模式校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差，可以很大程度上提高电压检测的精度。所述485总线2的接口电路采用SP3485作为收发器，该芯片支持3.3V供电，最大传输速度可达10Mbps，支持多达32个节点，并且有输出短路保护。所述的Wifi发射模块4和Wifi接收模块5均为具有Wifi通讯功能的芯片ESP8266。所述的模块控制器3和主控制器6均为32位ARM微控制器芯片STM32F103R8T6。
该无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，电压检测模块1采用部分集中、整体分布的思路，将电池分成若干组，每组集中检测，各组分布检测。各个电压检测模块1是相互独立的，通过自身的微处理器配合相应的分压电路、多路选通器和模拟电路，集中完成电池组中各个单体电池电压的检测，同时，其微处理器对采集到各单体电压数据进行预处理后，通过其485总线2接口电路以电压报文的形式发送到485总线2网络中。模块控制器3通过自身的485总线2接口电路接收485总线2网络中的各个电压检测模块1发送的电压报文，模块控制器3对接收到的电压报文进行分析处理后，通过与其相连的Wifi发射模块4以特定的通讯协议向主控制器发送数据。Wifi接收模块5接收到电压数据后，传输给主控制器6，由主控制器6完成数据的解码以及计算出各个单体电池的电压值和各个电池组的平均电压、最大电压、最小电压等信息，并将这些数据上传到上位机8，通过上位机8软件对采集到的电压信息进行显示和存储，实现多节串联锂离子蓄电池电压的实时检测。同时，主控制器6还可以通过将各个电压信息与设定的报警值进行比较，使用报警器7作出相应的报警提醒。
如图2中所示，该无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，电压检测模块1由分压电路、多路选通器、模拟电路和微处理器组成。考虑到测量误差、电压检测模块1的供电以及模块在不同串联电池组的通用性，每个电压检测模块1选择检测8块单体电池的电压。由于串联8块单体电池电压过高，因此电池组在输入模块前须加分压电路，分压电阻分别选 取100k和10k，将电压将减小为原来的1/11，分压后各路最大输出电压不超过2.7V，符合多路选通器电气要求。多路选通器运用2个CD4051，通过微处理器对其进行控制，当1#CD4051选通VBatN时，2#CD4051对应选通VBatN-1。被选通的两路信号首先经差分放大电路作差放大，再经过调理滤波电路对信号进行调理并滤出高频干扰信号。最后，经过微处理器的12位AD转换器对模拟信号进行模数转换。
如图3中所示，模拟电路选择高增益、单电源供电的LMV324作为运算放大器。电路以LMV324-1、LMV324-2和LMV324-3三个运算放大器为核心，分别依次搭建差分放大电路、调理电路和滤波电路。在该电路中，VBatN和VBatN-1信号先经过差分放大电路，再经过同向放大电路对信号进行调理，最后经过有源低通滤波器滤除高频干扰信号输出Vn信号。根据运算放大器的特性，得到电路的输出信号与输入信号关系为Vn＝(VBatN-VBatN-1)*(R4/R1)*(1+R9/R6)。
该无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统与现在技术相比，通过采用部分集中、整体分布的思路进行电压检测，结构简单，成本低廉，电压检测精度高。采用无线传输方式，摆脱了传统电压检测系统的线束，使检测系统结构更加简洁，使用更加方便。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，包括，多节串联锂离子蓄电池、电压检测模块、485总线、模块控制器、Wifi发射模块、Wifi接收模块、主控制器、报警器和上位机，所述电压检测模块包括分压电路、多路选通器、模拟电路和微处理器；所述多节串联锂离子蓄电池分成多组，每个电池组分别配备一个电压检测模块，所述电压检测模块通过485总线与模块控制器相连，所述模块控制器与Wifi发射模块相连，所述主控制器与Wifi接收模块相连，模块控制器通过与其相连的Wifi发射模块向与主控制器相连的Wifi接收模块发送采集的电压数据，所述主控制器对接收到的电压数据进行分析处理后，上传到上位机进行集中管理和储存。
2.根据权利要求1所述的无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，所述多路选通器为单8通道数字控制模拟电子开关CD4051。
3.根据权利要求1所述的无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，所述微处理器为32位ARM微控制器芯片STM32F103C8T6，该芯片工作温度范围-40～+105℃，工作电压为2～3.6V，最高时钟72M，具有2个12位A/D。
4.根据权利要求1所述的无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，所述485总线的接口电路采用SP3485作为收发器。
5.根据权利要求1所述的无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，所述的Wifi发射模块和Wifi接收模块均为具有Wifi通讯功能的芯片ESP8266。
6.根据权利要求1所述的无线式多节串联锂离子蓄电池电压实时检测系统，其特征在于，所述的模块控制器和主控制器均为32位ARM微控制器芯片STM32F103R8T6。
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