专利名称：智能型蓄电池组在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测试蓄电池电气状态的装置。具体地说它是一种具有在线测试蓄电池组和维护用的智能化设备。
背景技术：
工业用蓄电池组应用中，除需要作常规的均充或浮充的充电管理外，还要巡检蓄电池组的端电压和单节电池的电压，并采用恒流放电的方法检测蓄电池组的容量。现有的放电操作通常采用可变电阻、碳棒或在水槽水流中进行，通过人工或继电器切换调节负载电阻，手工测定每节电池的电压，其劳动强度大，安全性差，稳流特性也差，有级调节的稳流精度一般大于5％。
发明内容
为降低使用劳动强度，实现智能化操作，提高蓄电池放电电流的恒定性能及其稳流精度，特提出一种新的技术方案。
本实用新型的智能型蓄电池组在线监测装置，由蓄电池放电监测控制单元和电池采样单元两个部分组成，其特征在于其中蓄电池放电监测控制单元主要包括放电恒流电路，脉冲产生电路，智能控制电路三部分恒流放电电路，由电感L1、L2、电容C、MOS管Q、二极管D、负载电阻RJ、电流采样电阻RS组成，蓄电池的电流从V+经过电感L1、开关管Q、电感L2，负载电阻RJ，电流采样电阻RS流到蓄电池的负极，通过控制MOS管Q的导通与截止的时间比来达到输入电流的恒定要求；脉冲产生电路，由运算放大器IC1，IC2，PWM控制芯片IC3，及其外围元件组成，电流采样信号端从IS+，IS-端接入运算放大器IC1，将智能控制电路的放电电流设定信号端(ISET)接到运算放大器IC2的正输入端，由IC2和R6，C2构成的PI调节器输出的误差信号输出端，与PWM控制芯片IC3的输入端1脚相接，IC3的输出端OUTA，OUTB输出所需宽度的脉冲，经脉冲变压器TR耦合给MOS管Q提供驱动信号，接往接端VGS11、VGS12；
智能控制电路，由微处理器IC4及其放电电流设定电路，液晶显示电路，按键电路，和RS485通讯接口的外围电路组成，用于放电参数的设置，数据显示和存储；其间，按键设定的放电电流信号通过光电耦合器ISO的输出端变为实际的放电电流给定信号ISET，接往脉冲产生电路，产生所需的驱动脉冲信号；液晶显示电路主要由液晶显示器IC5组成，与微处理器IC4的通用I/O口P2口的P2.0～P2.7脚，和P3口的P3.0，P3.1脚相连接按键电路的接端S1～S5按键与微处理器IC4的通用I/O口P1口的P1.0～P1.4脚相接；RS485通讯接口由RS232转RS485信号的IC6芯片组成，用于和电池采样电路单元或上位机之间的通讯；电池采样电路单元，由电池采样模块组组成，每节电池电压的电压接端分别与电池采样模块的IN01+～IN10+，IN10-输入端相接，采集信号通过RS485通讯口接端485A，485B，VC，GND与蓄电池放电监测控制单元的通讯口相应端分别连接并传输。
本实用新型具有以下主要优点1)、由于采用数字控制技术，提高了蓄电池放电的恒流性能，达到了1％的稳流精度。
2)、由于设有智能控制电路，通过按键可以实现控制操作，进行智能化运行3)、保护功能完善，放电期间出现故障，放电自动停止；4)、通过通讯接口可外接上位机，实现远地通讯和控制操作。
5)、本装置体积小，重量轻，控制操行简单，使用方便。
图1是智能蓄电池组在线监测装置原理图。
图2是恒流放电电路原理图。
图3是脉冲发生电路原理图。
图4是智能控制电路原理图。
图5是实施例的电路示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本实用新型作进一步的说明图1～4给出了本实用新型一个实施例的电路装置结构。智能型蓄电池组在线监测装置，它主要由蓄电池放电监测控制单元(虚线框A)和电池采样单元(虚线框B)两个部分组成，E1～EN为蓄电池，CB为外接放电断路器。
其中蓄电池放电监测控制单元主要包括放电恒流电路I，脉冲产生电路II，智能控制电路III三部分，蓄电池放电监测控制单元对外的信号有电池输入正(V+)，电池输入负(V-)，RS485通讯端口(VC，GND，485A，485B)。
恒流放电电路I，原理图见附图2，由电感L1、L2、电容C、MOS管Q、二极管D、负载电阻RJ、电流采样电阻RS组成，蓄电池的电流从V+经过电感L1、开关管Q、电感L2，负载电阻RJ，电流采样电阻RS流到蓄电池的负极，通过控制MOS管Q的导通与截止的时间比来达到输入电流的恒定要求；输入电感L1和输入电容C1起到EMI滤波的作用；二极管D用于MOS管关断后，给负载电流提供一个续流的回路；RS为电流取样电阻，电流信号(IS+，IS-)送到脉冲产生电路；输出电感L2有两个作用，其一当MOS管截止时，起续流作用；其二短路时起抑制输出电流的作用。
脉冲产生电路II，原理图见附图3，由运算放大器IC1，IC2，PWM控制芯片IC3，驱动变压TR以及电阻R1～R7，电容C2，C3等组成。电流采样信号(IS+，IS-)通过运算放大器IC1放大后送到运算放大器IC2的输入负端，同时智能控制电路送过来的放电电流设定信号(ISET)送到运算放大器IC2的正输入端，由IC2和R6，C2构成的PI调节器输出一个误差信号，送到PWM控制芯片IC3的1脚，在IC3的输出端OUTA，OUTB输出所需宽度的脉冲信号。该信号再通过C3，脉冲变压器TR和R7构成的驱动电路，给MOS管Q提供驱动信号，接端为VGS11，VGS12，C3起隔去直流部分的作用，R7用来限流。当蓄电池组电压发生变化，自动调节OUTA，OUTB的脉冲宽度，进而调整MOS管Q的导通时间，从而保证蓄电池组放电电流恒定。
智能控制电路III，原理图见附图4，由微处理器IC4及其外围电路组成，它们是放电电流设定电路(虚线框C)，液晶显示电路(虚线框D)，按键电路(虚线框E)，和RS485通讯接口电路(虚线框F)，用于放电参数的设置，数据显示和存储。微处理器采用TI公司生产的(MSP430F139)；按键设定的放电电流信号通过光电耦合器ISO后的变为实际的放电电流信号ISET，送到脉冲产生电路，产生所需的驱动脉冲信号；液晶显示电路主要由液晶显示器IC5(M12864)组成，IC4微处理器IC4的P2.0～P2.7送出的是要显示字符的数据，P3.0，P3.1送出的是控制液晶显示器IC5(M12864-1A6)操作的命令；按键电路共设有S1～S5 5个按键；RS485通讯接口主要由RS232转RS485信号的IC6芯片(MAX485)组成，用于和电池采样电路单元IV或上位机V之间的通讯。
电池采样电路单元IV，由几组电池采样模块组成，1个电池采样模块可以监测10节电池的电压。每节电池电压的电压信号送到电池采样模块的IN01+～IN10+，IN10-输入端，并通过RS485通讯口(485A，485B，VC，GND)与蓄电池放电监测控制单元的通讯口相接。
本装置的在线监测工作过程简述如下按照实施例图所示，把智能型蓄电池组在线监测装置与蓄电池组的连线接好，合上放电断路器CB，蓄电池放电监测控制单元的液晶显示屏点亮。操作按键S1～S5，先进入到本装置的系统设置菜单，设置好系统参数蓄电池组的节数，规格，终止单节电压，终止端电压，放电电流，放电时间；然后再进入电池放电菜单，按确定键(S1)，进入电池放电过程。在电池放电过程中，蓄电池组的端电压、放电电流、放电时间、放电容量、和单节电池的电压数据在液晶显示屏上显示(当配有上位机时，数据可在上位机上显示)。当设定的放电时间到了或蓄电池组达到终止端电压或终止单节电压时，装置会自动停止蓄电池组的放电，实现自动监测。在放电过程中，也可通过按操作键S1～S5进行人工干预，停止蓄电池组放电，放电结束后，断开放电断路器CB。放电期间出现故障，放电会自动停止。
图5为另一个实施例。在电力操作电源系统中，直流电压一般为110V/220VDC。以220V/100AH系统(规格)为例，采用18节12V阀控铅酸免维护电池。智能型蓄电池组在线监测装置组成如下2个电池采样单元(模块B1、B2)，1个蓄电池放电监测控制单元A。每节蓄电池端电压分别引到2个电池采样模块的IN01+～IN10+，IN10-端，由于每个电池采样模块可以检测10节电池的电压，所以2#电池采样模块的IN10+，IN10-端空着不用。总的蓄电池端电压通过放电断路器CB接到蓄电池放电监测控制单元的电池输入正(V+)，电池输入负(V-)。放电电流设置为10A，放电时间设置为10小时。
权利要求1.一种智能型蓄电池组在线监测装置，由蓄电池放电监测控制单元和电池采样单元两个部分组成，其特征在于蓄电池放电监测控制单元主要包括放电恒流电路，脉冲产生电路，智能控制电路三部分其中恒流放电电路，由电感L1、L2、电容C、MOS管Q、二极管D、负载电阻RJ、电流采样电阻RS组成，蓄电池的电流从V+经过电感L1、开关管Q、电感L2，负载电阻RJ，电流采样电阻RS流到蓄电池的负极，通过控制MOS管Q的导通与截止的时间比来达到输入电流的恒定要求；脉冲产生电路，由运算放大器IC1，IC2，PWM控制芯片IC3，及其外围元件组成，电流采样信号端从IS+，IS-端接入运算放大器IC1，将智能控制电路的放电电流设定信号端(ISET)接到运算放大器IC2的正输入端，由IC2和R6，C2构成的PI调节器输出的误差信号输出端，与PWM控制芯片IC3的输入端1脚相接，IC3的输出端OUTA，OUTB输出所需宽度的脉冲，经脉冲变压器TR耦合给MOS管Q提供驱动信号，接往接端VGS11、VGS12；智能控制电路，由微处理器IC4，放电电流设定电路，液晶显示电路，按键电路，和RS485通讯接口的外围电路组成，用于放电参数的设置，数据显示和存储；其间，按键设定的放电电流信号通过光电耦合器ISO的输出端变为实际的放电电流给定信号ISET，接往脉冲产生电路，产生所需的驱动脉冲信号；液晶显示电路主要由液晶显示器IC5组成，与微处理器IC4的通用I/O口P2口的P2.0～P2.7脚和P3口的P3.0，P3.1脚相连接；按键电路的接端S1～S5按键与微处理器IC4的通用I/O口P1口的P1.0～P1.4脚相接；RS485通讯接口由RS232转RS485信号的IC6芯片组成，用于和电池采样电路单元或上位机之间的通讯；所说的电池采样电路单元，由电池采样模块组组成，每节电池电压的电压接端分别与电池采样模块的IN01+～IN10+，IN10-输入端相接，采集信号通过RS485通讯口接端485A，485B，VC，GND与蓄电池放电监测控制单元的通讯口相应端分别连接并传输。
专利摘要本实用新型公开了一种用于测试蓄电池电气状态的装置。它由蓄电池放电监测控制单元和电池采样电路单元两个部分组成，其特征在于蓄电池放电监测控制单元主要包括放电恒流电路，脉冲产生电路，智能控制电路，由恒流放电电路，通过控制MOS管Q的导通与截止的时间比来达到输入电流的恒定要求；由脉冲产生电路产生输出所需宽度的脉冲，给MOS管Q提供驱动信号；由智能控制电路的微处理器实现放电参数的设置，数据显示和存储，用于和电池采样电路单元或上位机之间的通讯，完成蓄电池组智能化在线监测。本装置适用于变电站、发电厂和机房一类的多种场合。
文档编号G01R31/36GK2663999SQ0328445
公开日2004年12月15日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者余鋆 申请人:杭州中恒电气股份有限公司