CN206099511U - 具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，电池组电压采集模块连接控制器以便实时监控电池组供电时的电压，交流电量采集模块连接控制器，继电器输出控制模块包括两路供电电源切换电路和风机控制电路，继电器输出控制模块连接控制器以便实现供电电源切换及风机启停，显示屏连接控制器以便显示检测数据，存储模块连接控制器以便存储相关数据，按键输入模块连接控制器以便进行开关控制，上位机通讯模块连接控制器以便进行通讯。在同时存在交流和直流负载的用电场合应用的双电源切换及保护、有效解决了由于电池组出现异常，负载不能正常工作的问题。

Description

具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电池组控制装置，具体的说，涉及了一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置。

背景技术

随着供电可靠性要求的提高，反事故措施的日趋完善，越来越多的先进设备应用到供电系统中，其中双电源切换开关在供电系统中的应用比较广泛。出现越来越多的同时需要交流、直流供电的用电场合，这就要求针对这种应用设计出与之相匹配的双电源切换及保护装置。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、在同时存在交流和直流负载的用电场合应用的双电源切换及保护、有效解决了由于电池组出现异常导致负载不能正常工作问题的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，包括控制器、交流电量采集模块、电池组电压采集模块、继电器输出模块、显示屏、存储模块、按键输入模块和上位机通讯模块，所述电池组电压采集模块连接所述控制器以便实时监控电池组供电时的电压，所述交流电量采集模块连接所述控制器以便采集电流、电压和频率数据，所述继电器输出控制模块包括两路供电电源切换电路和风机控制电路，所述继电器输出控制模块连接所述控制器以便实现供电电源切换及风机启停，所述显示屏连接所述控制器以便显示检测数据，所述存储模块连接所述控制器以便存储相关数据，所述按键输入模块连接所述控制器以便进行开关控制，所述上位机通讯模块连接所述控制器以便进行通讯。

基上所述，所述电池组电压采集模块采用差分运放采样电路。

基上所述，所述电池组电压采集模块包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C20、插排P1、运放U5，运放U5由5V电源供电，所述电阻R21的两端连接插排P1的正负极，所述电阻R21的两端还分别连接所述电阻R22的一端和电阻R28的一端，所述电阻R22的另一端连接电阻R23的一端，所述电阻R23的另一端连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接运放U5的输出端，所述电阻R23的另一端连接运放U5的反向输入端，电阻R28的另一端连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别连接电阻R26的一端和运放U5的同相端，电阻R25的一端连接运放U5的输出端，电阻R25的另一端连接电容C20的一端，电容C20的另一端接地，电阻R25的另一端为输出端。

基上所述，所述两路供电电源切换电路中，一路供电电路包括电阻R5，三极管Q1，二极管D2和继电器K1；电阻R5一端连接控制器端口PA1，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接二极管D2的输入端和继电器K1的线圈，继电器K1的线圈并联在二极管D2的两端，二极管D2的输出端接5V电源正端，继电器K1的开关连接在一路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上；二路供电电路包括电阻R6，三极管Q2，二极管D3和继电器K2；电阻R6一端连接控制器端口PA2，另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接二极管D3的输入端和继电器K2的线圈，继电器K2的线圈并联在二极管D3的两端，二极管D3的输出端接5V电源正端，继电器K2的开关连接在二路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上。

基上所述，所述风机控制电路包括电阻R7，三极管Q3，二极管D4和继电器K3；电阻R7一端连接控制器端口PA3，另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，集电极分别连接二极管D4的输入端和继电器K3的线圈，继电器K3的线圈并联在二极管D4的两端，二极管D4的输出端接5V电源正端，继电器K3的开关连接在风机控制的输入端子1端子和2端子上。

基上所述，所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。

基上所述，所述存储模块采用EEPROM存储模块。

基上所述，所述控制器采用32位ARM单片机。

基上所述，自发光式真空荧光图形显示器(VFD)。

基上所述，所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型具有以下优点：

1、实时检测电源的供电状态，精确控制电源切换。通过电池组电压采集模块，实时监控电池组供电时的电压，保证负载工作在适宜的电压范围内。

2、有效解决了用电场合由于温度过高，负载不能正常工作的问题，能够适用多种工作环境，结构简单，可靠性高。

3、通过显示器可显示供电电源的实时状态，包括过正常、欠压、过压、欠频和过频，当前为一路供电或二路供电。电池组电压采集模块采集电池组电压的实时值，控制器根据电压值控制电池组充电系统的启动或停止。

附图说明

图1是本实用新型中具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置的结构框图。

图2是本实用新型的电池组电压采样电路原理图；

图3是本实用新型的继电器输出控制模块的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，包括控制器、交流电量采集模块、电池组电压采集模块、继电器输出模块、显示屏、存储模块、按键输入模块和上位机通讯模块，所述电池组电压采集模块连接所述控制器以便实时监控电池组供电时的电压，所述交流电量采集模块连接所述控制器以便采集电流、电压和频率数据，所述继电器输出控制模块包括两路供电电源切换电路和风机控制电路，所述继电器输出控制模块连接所述控制器以便实现供电电源切换及风机启停，所述显示屏连接所述控制器以便显示检测数据，所述存储模块连接所述控制器以便存储相关数据，所述按键输入模块连接所述控制器以便进行开关控制，所述上位机通讯模块连接所述控制器以便进行通讯。

如图2所示，所述电池组电压采集模块采用差分运放采样电路。所述电池组电压采集模块包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C20、插排P1、运放U5，运放U5由5V电源供电，所述电阻R21的两端连接插排P1的正负极，所述电阻R21的两端还分别连接所述电阻R22的一端和电阻R28的一端，所述电阻R22的另一端连接电阻R23的一端，所述电阻R23的另一端连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接运放U5的输出端，所述电阻R23的另一端连接运放U5的反向输入端，电阻R28的另一端连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别连接电阻R26的一端和运放U5的同相端，电阻R25的一端连接运放U5的输出端，电阻R25的另一端连接电容C20的一端，电容C20的另一端接地，电阻R25的另一端为输出端。

通过软件逻辑处理实现电池组电压实时采样。首先外部电池组电压信号通过P1输入，Vref为系统AD采样基准电压+3.3V，电池组电压信号，经采样电阻R21、电阻R24、电阻R26和运放U5形成差分回路。差分后，信号经R25限流后接入微控制器AD采样I/O口。电容C20为滤波电容。

如图3所示，所述继电器输出控制模块包括两路供电电源切换电路和风机控制电路，通过控制接触器闭合或断开，从而实现供电电源切换及风机启停。逻辑控制由软件实现，所述两路供电电源切换电路中，一路供电电路包括电阻R5，三极管Q1，二极管D2和继电器K1；电阻R5一端连接控制器端口PA1，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接二极管D2的输入端和继电器K1的线圈，继电器K1的线圈并联在二极管D2的两端，二极管D2的输出端接5V电源正端，继电器K1的开关连接在一路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上；二路供电电路包括电阻R6，三极管Q2，二极管D3和继电器K2；电阻R6一端连接控制器端口PA2，另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接二极管D3的输入端和继电器K2的线圈，继电器K2的线圈并联在二极管D3的两端，二极管D3的输出端接5V电源正端，继电器K2的开关连接在二路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上。所述风机控制电路包括电阻R7，三极管Q3，二极管D4和继电器K3；电阻R7一端连接控制器端口PA3，另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，集电极分别连接二极管D4的输入端和继电器K3的线圈，继电器K3的线圈并联在二极管D4的两端，二极管D4的输出端接5V电源正端，继电器K3的开关连接在风机控制的输入端子1端子和2端子上。

当检测到一路供电正常，二路供电异常时，PA1端口输出高电平，继电器K1触点闭合，负载由一路供电；当检测到一路异常，二路正常时，PA2端口输出高电平，继电器K2触点闭合，负载由二路供电。当检测到负载的温度值高于设定值时，PA3端口输出高电平，继电器K3触点闭合，风机启动，当温度值降低到设定温度返回值时，PA3端口输出低电平，继电器K3触点断开，风机关停。

由于采用了自发光式真空荧光图形显示器(VFD)，能够适用各种复杂的工作环境，能在极端温度条件下可靠工作。

为保证设备运行的稳定性，能够适应各种极端环境，所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。所述存储模块采用EEPROM存储模块。所述控制器采用32位ARM单片机，硬件集成度高，运行可靠。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：它包括控制器、交流电量采集模块、电池组电压采集模块、继电器输出模块、显示屏、存储模块、按键输入模块和上位机通讯模块，所述电池组电压采集模块连接所述控制器以便实时监控电池组供电时的电压，所述交流电量采集模块连接所述控制器以便采集电流、电压和频率数据，所述继电器输出控制模块包括两路供电电源切换电路和风机控制电路，所述继电器输出控制模块连接所述控制器以便实现供电电源切换及风机启停，所述显示屏连接所述控制器以便显示检测数据，所述存储模块连接所述控制器以便存储相关数据，所述按键输入模块连接所述控制器以便进行开关控制，所述上位机通讯模块连接所述控制器以便进行通讯。

2.根据权利要求1所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述电池组电压采集模块采用差分运放采样电路。

3.根据权利要求2所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述电池组电压采集模块包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C20、插排P1、运放U5，运放U5由5V电源供电，所述电阻R21的两端连接插排P1的正负极，所述电阻R21的两端还分别连接所述电阻R22的一端和电阻R28的一端，所述电阻R22的另一端连接电阻R23的一端，所述电阻R23的另一端连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端连接运放U5的输出端，所述电阻R23的另一端连接运放U5的反向输入端，电阻R28的另一端连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别连接电阻R26的一端和运放U5的同相端，电阻R25的一端连接运放U5的输出端，电阻R25的另一端连接电容C20的一端，电容C20的另一端接地，电阻R25的另一端为输出端。

4.根据权利要求3所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述两路供电电源切换电路中，一路供电电路包括电阻R5，三极管Q1，二极管D2和继电器K1；电阻R5一端连接控制器端口PA1，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接二极管D2的输入端和继电器K1的线圈，继电器K1的线圈并联在二极管D2的两端，二极管D2的输出端接5V电源正端，继电器K1的开关连接在一路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上；二路供电电路包括电阻R6，三极管Q2，二极管D3和继电器K2；电阻R6一端连接控制器端口PA2，另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接二极管D3的输入端和继电器K2的线圈，继电器K2的线圈并联在二极管D3的两端，二极管D3的输出端接5V电源正端，继电器K2的开关连接在二路供电接触器线圈的输入端子1端子和2端子上。

5.根据权利要求4所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述风机控制电路包括电阻R7，三极管Q3，二极管D4和继电器K3；电阻R7一端连接控制器端口PA3，另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，集电极分别连接二极管D4的输入端和继电器K3的线圈，继电器K3的线圈并联在二极管D4的两端，二极管D4的输出端接5V电源正端，继电器K3的开关连接在风机控制的输入端子1端子和2端子上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。

7.根据权利要求6所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述存储模块采用EEPROM存储模块。

8.根据权利要求7所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述控制器采用32位ARM单片机。

9.根据权利要求8所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：自发光式真空荧光图形显示器(VFD)。

10.根据权利要求9所述的具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其特征在于：所述上位机通讯模块的接口采用RS485接口或USB接口。