一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是：18路單體電池電壓信號采樣單元的18路輸出端分別與18路模擬開關(guān)的18路輸入端電連接；18路模擬開關(guān)的輸出端與模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接；模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的輸出端與中央處理器單元的I/O口電連接；中央處理器單元的控制口與18路模擬開關(guān)、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的控制端電連接；濾波單元分別與中央處理器單元和數(shù)據(jù)顯示單元的電源端口連接；中央處理器單元的分別通過I/O口與數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)通訊單元電連接；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元輸出端與數(shù)據(jù)通訊單元輸入端電連接；數(shù)據(jù)通訊單元與485接口電連接。它解決高壓柜模擬數(shù)據(jù)測量的數(shù)字及網(wǎng)絡(luò)化，為網(wǎng)絡(luò)云端大數(shù)據(jù)處理提供底層的數(shù)據(jù)采集。
【專利說明】
一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電子信號檢測領(lǐng)域，特別涉及一種高壓柜多路單體電池電壓測量
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]在電力高壓柜中，為保證緊急情況下設(shè)備能夠正常使用，通常使用蓄電池組作為備用電池為停電照明通訊使用。高壓柜中使用的蓄電池組由18個(gè)單體電池串聯(lián)組成，每個(gè)單體電池電壓為12V。由于制造工藝的精度，導(dǎo)致單體電池的性能也各有好壞，尤其是在使用一定時(shí)間后，電池性能的差異尤為明顯。而在串聯(lián)電池組中，最差的單體電池的性能往往對整個(gè)電池組的性能具有巨大的影響。對串聯(lián)電池組而言，只要幾個(gè)單體電池出現(xiàn)性能下降或功能損壞，串聯(lián)電池組的供電性能就會顯著下降，從而串聯(lián)電池組供電系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)失衡。盡管新安裝的電池系統(tǒng)不會有電池性能下降的問題，但隨著時(shí)間的流逝，單體電池將會不斷老化，并且老化的速度參差不齊，電池組供電系統(tǒng)內(nèi)部也必然會出現(xiàn)失衡。
[0003]為了實(shí)時(shí)了解蓄電池組的性能以及有效管理蓄電池組的電量使用情況，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控串聯(lián)電池組中單體電池的狀態(tài)。通過實(shí)時(shí)測量單體電池的端電壓可以很好的了解單體電池在供電使用過程中的性能狀況，從而也能從整體上掌握串聯(lián)電池組的性能狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，以便解決高壓柜模擬數(shù)據(jù)測量的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，為網(wǎng)絡(luò)云端大數(shù)據(jù)處理提供底層的數(shù)據(jù)采集。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:至少包括:18路單體電池電壓信號采樣單元，18路模擬開關(guān)、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元、中央處理器單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、濾波單元、數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)通訊單元、485接口； 18路單體電池電壓信號采樣單元的18路輸出端分別與18路模擬開關(guān)的18路輸入端電連接;18路模擬開關(guān)的輸出端與模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接;模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的輸出端與中央處理器單元的I/O口電連接；中央處理器單元的控制口與18路模擬開關(guān)、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的控制端電連接;濾波單元分別與中央處理器單元和數(shù)據(jù)顯示單元的電源端口連接；中央處理器單元的分別通過I/o 口與數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)通訊單元電連接;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元輸出端與數(shù)據(jù)通訊單元輸入端電連接;數(shù)據(jù)通訊單元與485接口電連接。
[0006]所述18路單體電池電壓信號采樣單元，由18組直流電壓信號采集模塊組成，直流電壓信號采集模塊的目的是將串聯(lián)電池組中每個(gè)電池連接節(jié)點(diǎn)的對地端電壓進(jìn)行采樣并輸送到后續(xù)單元進(jìn)行處理。
[0007]所述串聯(lián)電池組為一組蓄電池組中串聯(lián)的18塊單體電池，每個(gè)單體對應(yīng)一個(gè)單體電壓信號采樣模塊，18路單體電池電壓信號采樣單元總共包含18個(gè)單體電壓信號采樣模塊。
[0008]所述單體電壓信號采樣模塊均為高精度電阻構(gòu)成的分壓電路。
[0009]所述18路模擬開關(guān)采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負(fù)向電源電壓為-5V。
[0010]所述模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元采用AD公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1110。
[0011]所述中央處理器單元是單片機(jī)及其最小系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)的STC15W408AS。
[0012]所述數(shù)據(jù)顯示單元，由4個(gè)8位數(shù)碼管以及驅(qū)動芯片組成，驅(qū)動芯片型號為MAX7219。
[00?3] 所述數(shù)據(jù)通訊單元采用RS485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:通過對高壓柜多路單體電池電壓的高精度檢測，即對一個(gè)高壓柜中的多路單體電池電壓進(jìn)行檢測，并將檢測到的模擬電流信號進(jìn)行數(shù)字化處理，然后將處理后的電流信號數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行大數(shù)據(jù)優(yōu)化處理。解決高壓柜模擬數(shù)據(jù)測量的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例電路原理圖；
[0017]圖2是18路單體電池連接原理圖；
[0018]圖3是單體電池測量原理圖；
[0019]圖中，1、18路單體電池電壓信號采樣單元;2、18路模擬開關(guān);3、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換;4、中央處理器單元;5、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元;6、濾波單元;7、數(shù)據(jù)顯示單元;8、數(shù)據(jù)通訊單元;9、485接口； 10、單體電池El; 11、單體電池E2; 12、單體電池E18; 13、分壓電阻Rlx; 14、采樣電阻
R2x0
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，至少包括:18路單體電池電壓信號采樣單元I，18路模擬開關(guān)2、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3、中央處理器單元4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元
5、濾波單元6、數(shù)據(jù)顯示單元7、數(shù)據(jù)通訊單元8、485接口 9; 18路單體電池電壓信號采樣單元I的18路輸出端分別與18路模擬開關(guān)2的18路輸入端電連接；18路模擬開關(guān)2的輸出端與模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3的輸入端電連接;模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3的輸出端與中央處理器單元4的I/O口電連接；中央處理器單元4的控制口與18路模擬開關(guān)2、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3的控制端電連接;濾波單元6分別與中央處理器單元4和數(shù)據(jù)顯示單元7的電源端口連接；中央處理器單元4的分別通過I/O 口與數(shù)據(jù)顯示單元7、數(shù)據(jù)通訊單元8電連接;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元5輸出端與數(shù)據(jù)通訊單元8輸入端電連接;數(shù)據(jù)通訊單元8與485接口 9電連接。485接口 9為485通信接口。
[0021]所述18路單體電池電壓信號采樣單元，由18組直流電壓信號采集模塊組成，直流電壓信號采集模塊的目的是將串聯(lián)電池組中每個(gè)電池連接節(jié)點(diǎn)的對地端電壓進(jìn)行采樣并輸送到后續(xù)單元進(jìn)行處理。
[0022 ] 如圖2所示，所述串聯(lián)電池組(EI?E18 )為一組蓄電池組中串聯(lián)的18塊單體電池，單體電池El 10的負(fù)極作為電池組的公共地，單體電池El 10的正極與單體電池E2 11的負(fù)極相連接;單體電池E211的正極與下一單體電池的負(fù)極相連，以此類推，直到與單體電池E1812的負(fù)極相連接，最后將單體電池18 12的正極作為電池組的正極。每個(gè)單體對應(yīng)一個(gè)單體電壓信號采樣模塊，18路單體電池電壓信號采樣單元總共包含18個(gè)單體電壓信號采樣模塊。
[0023]如圖3所示，所述單體電壓信號采樣模塊均為分壓電路，以系統(tǒng)某一采樣模塊為例，Vx的米樣模塊由分壓電阻Rlxl 3和米樣電阻R2xl4構(gòu)成的分壓電路。分壓電阻Rlxl 3和米樣電阻R2xl 4相連接，連接的公共端作為采樣電壓Ux的正極輸出端;分壓電阻Rl Xl 3的另一端與電池極間端連接;采樣電阻R2xl4的另一端與地相連接。采樣模塊的一個(gè)輸入端與電池組的公共端相連，另一輸入端則依次與單體電池的正極電連接，本實(shí)用新型將第一塊單體電池El的負(fù)極定義為所述電池組的公共端。第一個(gè)采樣單元獲取的是第一塊單體電池El的端電壓信號VI，第二個(gè)采樣單元獲取的是單體El與單體E2的端電壓之和V2，依次類推，第η個(gè)采樣單元獲取的是單體El到En的端電壓之和，第18個(gè)采樣單元獲取的是整個(gè)電池組的端電壓V18。然后通過一定的算法即可算出第η塊單體電池En的端電壓。
[0024]所述18路模擬開關(guān)采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負(fù)向電源電壓為-5V，模擬開關(guān)18個(gè)引腳分別與18路單體電池電壓信號采樣單元的輸出腳相連接，模擬開關(guān)的控制引腳與中央處理器單元4的I/O接口相連接，18路模擬開關(guān)工作時(shí)，由中央處理器單元4的的I/O接口發(fā)出開關(guān)量，通過模擬開關(guān)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)電路決定模擬開關(guān)輸出端口的通/斷。
[0025]所述模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3，采用AD公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADSl110，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，可達(dá)24位，工作能耗低，電路設(shè)計(jì)簡單。模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3的輸入腳與18路模擬開關(guān)2的輸出腳相連，待測電壓信號經(jīng)模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元3將待測電壓由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供中央處理器單元4處理。模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元的控制信號由央處理器單元4發(fā)出。
[0026]所述中央處理器單元4是單片機(jī)及其最小系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)的STC15W408AS，該單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是寬工作電壓，工作電壓寬度可達(dá)2.6V-5.5V，，可靠性高，加密性能強(qiáng)。單片機(jī)系統(tǒng)與18路模擬開關(guān)單元，模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元，數(shù)據(jù)顯示單元，數(shù)據(jù)通訊單元相連接，分別控制各個(gè)單元模塊的工作狀態(tài)。
[0027]所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元是將單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)型號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)型號，由于單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號為TTL電平，而數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)信號為232電平，故在此需要增設(shè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將TTL電平的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為232電平類型的數(shù)據(jù)信號。
[0028]所述濾波單元，其作用是為單片機(jī)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的供電系統(tǒng)進(jìn)行濾波處理，由于單片機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，其工作頻率高，對供電系統(tǒng)的要求也就比較高，一旦電源系統(tǒng)雜波增多，容易造成對這兩個(gè)系統(tǒng)的干擾，影響其正常工作。因此本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有專門的濾波系統(tǒng)，以此解決供電系統(tǒng)雜波干擾大的問題。
[0029]所述數(shù)據(jù)顯示單元，由4個(gè)8位數(shù)碼管以及驅(qū)動芯片組成，驅(qū)動芯片型號為ΜΑΧ7219。
[0030]所述數(shù)據(jù)通訊單元采用RS485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，單片機(jī)發(fā)出通訊數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行電平后經(jīng)485驅(qū)動芯片傳送至數(shù)據(jù)通訊鏈路。
[0031]該裝置的工作過程是:通過18路電壓取樣電路得到相對于參考地的18路絕對電壓值(每路信號變化為0-2V直流電壓)，在單片機(jī)控制下，由18路模擬開關(guān)分時(shí)逐個(gè)輸入，由24位高精度AD轉(zhuǎn)換器變換后送入單片機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算得到18路被測電池的單體電壓值(其每節(jié)單體電池測量范圍為0-15V，精度可達(dá)千分之一)，并可通過485接口傳送到云端進(jìn)行大數(shù)據(jù)匯總與處理。
[0032]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:至少包括:18路單體電池電壓信號采樣單元(1)，18路模擬開關(guān)(2)、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元(3)、中央處理器單元(4)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元(5)、濾波單元(6)、數(shù)據(jù)顯示單元(7)、數(shù)據(jù)通訊單元(8)、485接口(9) ; 18路單體電池電壓信號采樣單元(I)的18路輸出端分別與18路模擬開關(guān)(2)的18路輸入端電連接;18路模擬開關(guān)(2)的輸出端與模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元(3)的輸入端電連接;模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元(3)的輸出端與中央處理器單元(4)的I/O口電連接；中央處理器單元(4)的控制口與18路模擬開關(guān)(2)、模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元(3)的控制端電連接;濾波單元(6)分別與中央處理器單元(4)和數(shù)據(jù)顯示單元(7)的電源端口連接；中央處理器單元(4)的分別通過I/O口與數(shù)據(jù)顯示單元(7)、數(shù)據(jù)通訊單元(8)電連接;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元(5)輸出端與數(shù)據(jù)通訊單元(8)輸入端電連接；數(shù)據(jù)通訊單元(8 )與485接口( 9 )電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述18路單體電池電壓信號采樣單元，由18組直流電壓信號采集模塊組成，直流電壓信號采集模塊的目的是將串聯(lián)電池組中每個(gè)電池連接節(jié)點(diǎn)的對地端電壓進(jìn)行采樣并輸送到后續(xù)單元進(jìn)行處理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述串聯(lián)電池組為一組蓄電池組中串聯(lián)的18塊單體電池，每個(gè)單體對應(yīng)一個(gè)單體電壓信號采樣模塊，18路單體電池電壓信號采樣單元總共包含18個(gè)單體電壓信號采樣模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述單體電壓信號采樣模塊均為高精度電阻構(gòu)成的分壓電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述18路模擬開關(guān)采用雙電源供電，其中正向電源電壓為+9V，負(fù)向電源電壓為-5V。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換單元采用AD公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADSl 110。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述中央處理器單元是單片機(jī)及其最小系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)的STC15W408AS。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述數(shù)據(jù)顯示單元，由4個(gè)8位數(shù)碼管以及驅(qū)動芯片組成，驅(qū)動芯片型號為MAX7219。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓柜多路單體電池電壓測量裝置，其特征是:所述數(shù)據(jù)通訊單元采用RS485通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。
【文檔編號】G01R19/25GK205450102SQ201620242737
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】淮琳, 楊振江
【申請人】西安同創(chuàng)電力設(shè)備自動控制工程有限公司