一种电池采集系统的制作方法

本实用新型涉及一种电池采集系统，属于电池数据采集领域。

背景技术：

现有的电池采集系统一般应用在无人值守的后备电池组，例如基站的后备电源、电动叉车电源等系统，主要用于监视电池的状态包括电池组电压，电流，温度，内阻等重要信息，方便电池维护人员了解电池的健康状态，判断是否需要及时更换电池保证设备在突发情况下的正常运行。现有的电池采集系统存在如下问题：1、通过一服务器实时接收、存储并显示采集到的数据，当后备电源应用于移动设备上时，移动设备进入无信号区域，例如山洞、隧道內，服务器无法接收采集的数据，出现采集数据丢失的情况，影响后续的数据分析等。2、用于采集电池状态的模块，需要根据监测需求开发，不仅开发周期长且增加了设备的研发成本，但是采集模块之间存在共性，例如，现有的大容量电池组由多个电池组成，电池组的电压有1.2v、2v、6v、9v、12v等等，不管哪一种压值的电池组，用于监测各电池的采集模块中其核心的数据处理部分的硬件电路均相同，因此，若逐个定制开发，需要耗费大量的重复开发时间。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电池采集系统，其电池信息管理主机在接收采集数据的同时，保存后再分别发送给监视服务器和文件服务器，保证数据的实时显示和备份数据的完整性。同时，本实用新型中采用的电池采集模块，降低开发成本，且应用更灵活。

本实用新型的技术方案如下：

一种电池采集系统，包括多个电池采集模块、一电池信息管理主机、一用于实时显示电池当前状态的监视服务器和一用于存储历史采集数据的文件服务器，各所述电池采集模块分别连接至少一节电池，所述电池采集模块由对应的电池供电，或由外部电源通过适配器供电，各所述电池采集模块均无线连接所述电池信息管理主机，所述电池信息管理主机还分别无线连接所述监视服务器和文件服务器，所述监视服务器还连接所述文件服务器。

更优地，所述电池采集模块包括主控部件和功能部件；所述主控部件包含一处理器，所述处理器内设有a/d转换电路或外接a/d转换电路；所述功能部件包括电源转换电路、恒压输出电路和至少一采集单元，所述电源转换电路的输入端连接被监测电池的两端或连接适配器，其输出为采集模块提供工作电压，各所述采集单元包括一采集元件和一电压转换电路，所述采集元件监测电池，获取采集信号，该采集信号输入所述电压转换电路，所述电压转换电路连接所述a/d转换电路，所述a/d转换电路输出数字信号，所述恒压输出电路输出用于识别该功能部件采集类型的识别电压，该识别电压输入所述处理器，所述处理器根据该识别电压确定该功能部件的采集类型，并根据采集类型对所述a/d转换电路输出的数字信号进行处理，得到被监测电池的监测值。

更优地，所述功能部件是采集类型为电压采集的部件、采集类型为电流采集的部件、采集类型为温度采集的部件、采集类型为电池液位的部件、采集类型为电池内阻的部件或上述采集类型任意组合的部件。

更优地，所述功能部件为用于采集电池电压的部件，所述功能部件的电源转换电路的输入端连接被监测电池的正极和负极，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述采集单元的采集元件为两导线，所述电压转换单元通过所述两导线分别连接电池的正极和负极，所述电压转换单元的输出连接所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出用于识别电压采集的电压值，该电压值输入所述处理器。

更优地，所述功能部件为用于采集电池电压和温度的部件，所述功能部件的电源转换电路的输入端连接被监测电池的正极和负极，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述功能部件上还包括两采集单元，分别是温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括相互连接的温度传感器和电压转换电路，所述电压采集单元包括相互连接的两导线和电压转换电路，所述两导线的输入端分别连接电池的正极和负极，各所述采集单元的输出分别输入所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出用于识别电压温度采集的电压值，该电压值输入所述处理器。

更优地，所述功能部件为用于采集电流的部件；所述功能部件的电源转换电路的输入端连接所述适配器，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述功能部件上包含一用于采集电流的采集单元，该采集单元包括相互连接的电流传感器和电压转换电路，所述采集单元的输出输入所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出用于识别电流采集的电压值，该电压值输入所述处理器。

更优地，各所述电池采集模块分别连接一节电池，所述电池采集模块由该节电池供电，或由外部电源通过适配器供电。

更优地，所述电池采集系统还包括多个移动终端和/或电脑端，各所述移动终端和/或电脑端均无线连接所述监视服务器。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的电池采集系统，将文件存储备份和实时显示分开管理，通过监视服务器接收实时采集数据，然后实时显示当前电池状态，通过文件服务器接收来自电池信息管理主机的且经过电池管理主机存储后的采集数据，保证电池采集信息的实时显示和采集数据的完整不丢失。

本实用新型的电池采集系统，采用一种电池采集模块，其根据采集类型开发功能部件，然后功能部件与主控部件组装，即可得到该采集类型的采集模块，大大缩短了研发周期，降低了研发成本，且出现故障时，便于更换维护。

附图说明

图1为本实用新型一种电池采集系统的示意框图；

图2为本实用新型中电池采集模块的示意图；

图3为本实用新型中电池采集模块的另一示意图；

图4为本实用新型中电池采集模块的主控部件电路示意图；

图5为本实用新型中电池采集模块的恒定输出电路示意图；

图6为本实用新型中用于温度采集的采集单元示意图；

图7为本实用新型中采集的电池电压较大时电压转换电路示意图；

图8为本实用新型的用于采集电流的电池采集模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

如图1所示，一种电池采集系统，包括多个电池采集模块、一电池信息管理主机、一用于实时显示电池当前状态的监视服务器和一用于存储历史采集数据的文件服务器，各所述电池采集模块分别连接至少一节电池，所述电池采集模块由对应的电池供电，或由外部电源通过适配器供电，各所述电池采集模块均无线连接所述电池信息管理主机，所述电池信息管理主机还分别无线连接所述监视服务器和文件服务器，所述监视服务器还连接所述文件服务器。所述电池采集模块包括电池电压与温度采集模块，电池电压与电池液位采集模块，电池电压与内阻采集模块，电池电压与温度液位内阻综合采集模块，电池电流采集模块，电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块等。当采用多节电池构成一个电池组，通过一电池采集模块监控该电池组时，以电池组为的单位，监测整个电池组的状态，无法具体定位到某节电池，因此，电池组状态异常时，就必须更换整个电池组，因此，较优地，各所述电池采集模块分别连接一节电池，所述电池采集模块由该节电池供电，或由外部电源通过适配器供电，这样设置能够准确定位出问题的电池。

所述电池采集系统还包括还包括多个移动终端和/或电脑端，各所述移动终端和/或电脑端均无线连接所述监视服务器。用户通过移动终端和/或电脑端从监视服务器上获取实时采集数据，实时监视电池状态，或通过移动终端发出控制命令给监视服务器，例如，获取历史数据的命令，监视服务器接收控制命令后访问文件服务器获取历史数据后，返回至移动终端。

所述电池信息管理主机，接收到各电池采集模块发来的采集数据，一方面可以实时将采集数据发送值所述监视服务器，另一方面可以将采集数据存储，然后定时将存储的采集数据发送至文件服务器存储备份，例如，电池信息管理主机可以将采集数据存储为.csv文件，存放于本地存储器中，每间隔一个指定时间（由用户设置或固定时间间隔）将所述.csv文件发送至文件服务器。用户通过监视服务器查看实时的电池状态信息。用户通过监控服务器还可向文件服务器索取历史采集数据，了解历史采集数据，可用于判断电池是否需要维护、预判电池寿命等。

本实用新型的电池采集系统，将文件存储备份和实时显示分开管理，通过监视服务器接收实时采集数据，然后实时显示当前电池状态，通过文件服务器接收来自电池信息管理主机的且经过电池管理主机存储后的采集数据，保证电池采集信息的实时显示和采集数据的完整不丢失。

如图2和图3所示，所述电池采集模块包括主控部件和功能部件；所述主控部件包含一处理器，所述处理器内设有a/d转换电路或外接a/d转换电路；所述功能部件包括电源转换电路、恒压输出电路和至少一采集单元，所述电源转换电路的输入端连接被监测电池的两端或连接适配器，其输出为采集模块提供工作电压，各所述采集单元包括一采集元件和一电压转换电路，所述采集元件监测电池，获取采集信号，该采集信号输入所述电压转换电路，所述电压转换电路连接所述a/d转换电路，所述a/d转换电路输出数字信号，所述恒压输出电路输出用于识别该功能部件采集类型的识别电压，该识别电压输入所述处理器，所述处理器根据该识别电压确定该功能部件的采集类型，并根据采集类型对所述a/d转换电路输出的数字信号进行处理，得到被监测电池的监测值。所述主控部件和功能部件之间可以通过信号线或导线连接，较优地，所述主控部件和功能部件之间通过连接器连接并提供信号传输通道，所述连接器一般采用排针连接器。采用连接器连接更方便。所述电源转换电路为升压和或降压电路，当输入电压较低时，例如，电池两端电压低于3.3v，所述电源转换电路采用升压电路，当输入电压较高时，例如，若电池两端电压为6v、12v等，则所述电源转换电路采用降压电路，电源转换电路的输出为采集单元、恒压输出电路以及主控部件供电。

所述主控部件可采用图4所示电路，其中包含了处理器、两连接器以及一滤波电路，连接器j1传输采样信号和识别电压信号decay，其中采样信号包括电池bat两端电压信号和温度传感器的温度信号temp，所述处理器可以用51系列，pic系列，stc8系列，avr系列，arm系列。

由于a/d转换电路所能识别的电压上限为a/d参考电压值，一般该a/d参考电压值较小，特别是位于处理器内的a/d转换电路，该a/d参考电压值一般不会高于处理器的工作电压。然而需要采集的信号幅值往往大于该参考电压，因此，需要在功能部件上设置一电压转换电路，对所采集的信号进行衰减，使得输入信号的幅值满足a/d转换电路的识别电压范围，这样a/d转换电路才能正常进行模拟量的转换。

本领域技术人员可以理解所述处理器内部设有内存，其可以用于存储计算机程序，运行该程序才能使处理器工作起来，因此，在处理器内存储多用用于处理采集数据的数据处理算法是本领域的公知常识。处理器根据接收到的识别电压确定该用哪种数据处理算法对接收到的数字信号进行处理。所述数据处理算法的计算原理是将接收的数字信号的幅值还原成原始采集信号的幅值，例如，功能部件采集到的电压信号，通过所述电压转换电路进行10倍衰减，数据处理算法对数字信号进行放大10倍还原，又如功能部件为采集温度，数据处理算法根据电压转换电路的衰减比例和温敏电阻在不同温度值下温度与电阻值得对应关系式，还原真实的温度值。这是一种简单的数据处理。

所述功能部件可以是采集类型为电压采集的部件、采集类型为电流采集的部件、采集类型为温度采集的部件、采集类型为电池液位的部件、采集类型为电池内阻的部件或上述采集类型任意组合的部件。对于不同类型的采集，设定其功能部件上的恒定电压电路输出不同的识别电压，所述恒定电压电路可采用如图5所示电路。例如，用于温度采集的功能部件，其输出的识别电压为2v；用于电压采集的功能部件，其输出的识别电压为1.5v；用于电压温度采集的功能部件，其输出的识别电压为2.25v；用于电流采集的功能部件，其输出的识别电压为2.5v。

当所述功能部件为用于采集温度的部件时，所述功能部件的电源转换电路的输入端连接被监测电池的正极和负极，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述采集单元的采集元件为温度传感器，所述电压转换单元连接温度采集元件的输出段，所述电压转换单元的输出连接所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出用于识别电压采集的电压值，例如，所述恒压输出电路输出2v的识别电压，该电压值输入所述处理器。所述恒压输出电路可采用如图5所示的电路。图5所示电路为最简单的直流电压转换电路，通过设定电阻r1和r2阻值，使分压点b的输出电压等于设定的识别电压，对本领域技术人员而言，实现直流电压转换电路的方式有多种，本实用新型所要保护的恒压输出电路不限于此。本实施例中，将r1阻值设为13k，r2阻值设为20k，则在分压点b输出2v的识别电源。如图6所示，所述采集单元为温度传感器rt和电压转换电路a。所述恒压输出电路输出2v的识别电压至所述主控部件的处理器中，处理器调用温度数据处理算法。温度传感器将温度变化反应成阻值变化，每一温度对应一阻值，所述电压转换电路a为一分压电路，由于电流流过温度传感器产生压降，将点a处的电压值输入a/d转换电路，转换成数字信号后，处理器中的温度数据处理算法，根据分压电路和温敏电阻在不同温度值下温度与电阻值的对应关系式，将数字信号还原成真实的温度值。

当所述功能部件为用于采集电池电压的部件时，所述功能部件的电源转换电路的输入端连接被监测电池的正极和负极，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述采集单元的采集元件为两导线，所述电压转换单元通过所述两导线分别连接电池的正极和负极，并采集电池电压，通过电压转换电路衰减采集到的电压，使得采集电压的幅值满足a/d转换电路的识别电压范围。一般地，当电池电压大于2v时，通过电压转换电路衰减采集信号，如图7所示，当r3=r5，r4=r6，r3:r4=10:1就是十倍衰减；当电池电压小等于2v时，所述电压转换电路按照1：1比例输出电池电压，如图6所示电路，则r3=r4=r5=r6，就是1：1输出。所述电压转换电路的输出连接所述a/d转换电路；所述电压转换单元的输出连接所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出用于识别电压采集的电压值，例如，输出1.5v识别电压，该电压值输入所述处理器，主控部件根据接收到的识别电压调用电压数据处理算法，所述电压数据处理算法对输入的来自电压采集的数字信号按照衰减比例的反比例还原数据，得到实测的电压值，该数据处理算法是本领域的常规技术手段，并非本实用新型的发明点。

当所述功能部件为用于采集电池电压和温度的部件时，所述功能部件的电源转换电路的输入端连接被监测电池的正极和负极，所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述功能部件上包括两采集单元，分别是温度采集单元和电压采集单元，所述温度采集单元包括相互连接的温度传感器和电压转换电路（所述温度采集单元如图6所示），所述电压采集单元包括相互连接的两导线和电压转换电路（所述电压采集单元如图7所示），所述两导线的输入端分别连接电池的正极和负极，各所述采集单元的输出分别输入所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出输出2.25v的识别电压至所述主控部件的处理器中。所述处理器根据该识别电压调用温度数据处理算法和电压数据处理算法分别对a/d转换电路输出的数字信号进行处理，得到实测的电压值和温度值。

如图8所示，当电池采集模块用于电流采集时，若采集的电流较小，采用被监测电池作为电池采集模块供电，会对采集到的电流精度造成一些影响，因此，通过适配器提供电源，能够提高电流监测的准确度。所述功能部件的电源转换电路的输入端连接所述适配器，所述电源转换模块将适配器输出的电源转为5v和3.3v。所述电源转换电路的输出为所述恒压输出电路、采集单元以及主控部件提供工作电压，所述功能部件上包含一用于采集电流的采集单元，该采集单元包括相互连接的电流传感器（一般采用霍尔电流传感器，电流传感器的工作电压为5v）和电压转换电路，将电流传感器设置在连接电池正负极端部的导线上，电流传感器获取的采集信号通过电压转换电路进行衰减，然后输入所述a/d转换电路；所述恒压输出电路输出2.5v的识别电压，该电压值输入所述处理器，处理器根据该识别电压调用电流数据处理算法对a/d转换电路输出的数字信号进行处理，根据电压转换电路的衰减比例和温敏电阻在不同温度值下温度与电阻值得对应关系式进行计算，还原实际电流值。

上述各种不同采集类型的电池采集模块，只要根据采集类型开发功能部件，然后功能部件与主控部件组装，即可得到该采集类型的采集模块。功能部件上的恒压输出电路输出的识别电压能够使主控部件调用对应的数据处理算法，对采集到的数据进行处理，得到监测值，大大缩短了研发周期，降低了研发成本，且出现故障时，便于更换维护。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。