模块化蓄电池多参数采集装置

技术领域

本实用新型涉属于计算机数据采集应用领域，特别是一种可采集 蓄电池多种参数的模块化蓄电池多参数采集装置。

背景技术

目前，蓄电池的检测技术广泛应用于各种监控例如通信、电 信机房、铁路小站、无人配电站等应用领域，现有的技术只能对蓄电 池的单体电压进行测量，分析后发现有如下不足：

1.由于其设计不是基于模块化原则，所以功能单一、通用性和 灵活性比较差；

2.只适合测点少、测点相对固定的应用场合。不具备扩展性；

3.不能对单体电池内阻进行测量；

4.不能对所有单体电池表面温度进行测量；

5.现场连线长、工作不可靠、安全性差；

6.测量通道无滤波环节，抗干扰程度差，很难在恶劣环境下应 用，测量精度低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术上述之弱点而提供一种 模块化蓄电池多参数采集装置，它是一种比较灵活、能够适应各种蓄 电池的参数采集装置，以适应不同场合、不同电池单体数量的数据采 集。本实用新型可以测量蓄电池的电压、表面温度和内阻参数。多个 相同的采集装置通过通信总线连接组网可以对多个蓄电池进行多参 数测量。

本实用新型的目的是按如下的方式来实现的：

本实用新型所述的模块化蓄电池多参数采集装置，由微处理器、 电池单体电压测量电路、电池单体内阻测量电路和通信扩展电路几部 分组成；微处理器采用TI的MSP430F135混合信号处理器；电压信 号经电池单体电压测量电路输入到微处理器的60脚，内阻信号经电 池单体内阻测量电路输入到微处理器的59脚；测量结果通过32脚输 出，经通信扩展电路输出到通信总线上；通信总线上的命令经过通信 扩展电路后，由33脚输入到微处理器。

所述电池单体电压测量电路包含分压电路和有源二阶低通滤波 器；R1和R2组成的分压电路，分压电路通过R3与有源二阶低通滤 波器相联；有源二阶低通滤波器由U1LMV358、R4、R5、C1和C2 组成，其中U1A通过R4、R5与U1B相联。

所述电池单体内阻测量电路包括典型差分放大器、负半波检波电 路和峰值保持电路；典型差分放大电路由U3LM324的运放A、B、 D组成，其中，在前置放大器的正输入端增加由E10、R7、R4、C6 组成的滤波器，在前置放大器地负端增加了由E11、R8、R5、C16 组成的滤波器，在放大器的R22上并联滤波电容C11，典型差分放大 电路把极其微弱的电池内阻跳变信号放大后，进入负半波检波电路； 负半波检波电路由U3的运放C和D2、D3、R25、R29组成，其中 R25与典型差分放大器相联，在此完成负半波信号的检波和反相放 大，并消去正半波的信号，其输出信号进入峰值保持电路；峰值保持 电路由U5LMV358、D4、C21、R33组成，其中U5A通过D4与U5B 相联，U5B与微处理器的59脚相联。

所述通信扩展电路由光藕U6(6N137)、U7(6N137)和外围电 阻R34～R39组成，U6的2、3脚与通信接口COM1相联，U7的2、 3脚与通信接口COM0相联，构成了背靠背的隔离通信方式，多个 采集装置的通信接口COM0和COM1串联在一起构成背靠背的级连 隔离通信网，COM0接收来自总线的命令信息经隔离后输入微处理器 的33脚并经过COM1向下一级输出；微处理器32脚输出的响应信 息直接驱动上一级模块光藕的输入发光二极管6N137。

本实用新型的积极效果如下：

1.基于模块化设计，可以根据现场实际需求对模块数量自由配 置。

2.模块之间只有隔离的通信总线连接安全可靠，连线简单，通 用性和扩展性强。

3.多模块组成系统连接快速方便。系统连线少。通用性好，维 护成本低。

4.可以完整的测量具体到每个电池单体的电压、温度和内阻参 数。

5.适应面广，通过更换不同的电源管理芯片如(2V电池使用 SP6644；6V电池使用MAX763；12V电池使用LT11215)和电池单 体电压测量电路中R1和R2的比例参数就可以方便的应用于2V、6V 和12V的电池系统。

附图说明

图1是本实用新型电路方框图

图2是电池单体电压测量电路图

图3是电池单体内阻测量电路图

图4是通信扩展电路图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的模块化蓄电池多参数采集装置， 由微处理器、电池单体电压测量电路、电池单体内阻测量电路和通信 扩展电路几部分组成；微处理器采用TI的MSP430F135混合信号处 理器，它具有集成度高、低功耗、高可靠的特点，是整个装置的控制 核心；电池单体电压测量电路负责测量蓄电池的电压信号，电池单体 内阻测量电路负责测量蓄电池的内阻信号，电压信号和内阻信号分别 输入到微处理器的60脚和59脚进行内部处理；电池表面温度通过微 处理器内嵌的温度传感器进行测量；测量结果也可以通过32脚输出， 经通信扩展电路输出到通信总线上；通信总线上的命令也可以经过通 信扩展电路后，由33脚输入到微处理器内部。

如图2所示，所述电池单体电压测量电路包含分压电路和有源二 阶低通滤波器，其中R1和R2组成的分压电路，通过改变R1和R2 的参数可以适应2V、6V和12V蓄电池的电压；分压电路通过R3与 有源二阶低通滤波器相联，有源二阶低通滤波器由U1LMV358、R4、 R5、C1和C2组成，其中U1A通过R4、R5与U1B相联，滤波器可 以过滤电池电压上的干扰信号，提高电池单体电压测量电路的抗干扰 能力，提高测量精度。

如图3所示，所述电池单体内阻测量电路包括典型差分放大器、 负半波检波电路和峰值保持电路；典型差分放大电路由U3LM324的 运放A、B、D组成，其中，在前置放大器的正输入端增加由E10、 R7、R4、C6组成的滤波器，在前置放大器的负端增加了由E11、R8、 R5、C16组成的滤波器，在放大器的R22上并联滤波电容C11，从而 降低了电池内阻信号上叠加的强干扰信号，对电池内阻的测量起到了 很好的作用，典型差分放大电路把极其微弱的电池内阻跳变信号放大 后，进入负半波检波电路；负半波检波电路由U3的运放C和D2、 D3、R25、R29组成，其中R25与典型差分放大器相联，在此完成负 半波信号的检波和反相放大，并消去正半波的信号，输出信号进入峰 值保持电路；峰值保持电路由U5LMV358、D4、C21、R33组成， 其中U5A通过D4与U5B相联，U5B与微处理器的59脚相联。

如图4所示，所述通信扩展电路由光藕U6(6N137)、U7(6N137) 和外围电阻R34～R39组成，U6的2、3脚与通信接口COM1相联， U7的2、3脚与通信接口COM0相联，构成了背靠背的隔离通信方 式，多个采集装置的通信接口COM0和COM1串联在一起构成背靠 背的级连隔离通信网，COM0接收来自总线的命令信息经隔离后输入 微处理器的33脚并经过COM1向下一级输出；微处理器32脚输出 的响应信息直接驱动上一级模块光藕的输入发光二极管6N137。