专利名称：一种用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变电所内的直流屏所配用的蓄电池电压监测系统中直流电压采集部分固态继电器的回路复用，属于电力监测技术领域。
背景技术：
在通信、电力和微波等系统中，蓄电池组是重要的储能设备，它可保证通信设备及动力设备的不间断供电。蓄电池运行状态是否正常，直接影响着应用领域中各种设备的可靠性、安全性和准确稳定的运行。如果不能妥善的管理使用蓄电池组，例如过充电、过放电及电池老化等现象，都会导致电池损坏或电池容量急剧下降。电池巡检仪系统能够及时可靠的对电池组进行巡回检测，检测蓄电池的各种实时运行数据及状态，自动检测蓄电池故障并发出报警。其中，串联蓄电池组的电压一般较高，为电压检测带来了困难。为此提出了一种有·效、可行的电压检测方案对单节电池电压进行采集，对蓄电池组每节电池依次进行循环检测。系统采集单体蓄电池的电压是相对电压，为了保证电压检测的准确性和不影响系统的工作，采用译码电路芯片(见图5、图6)进行单体电池选择，由光耦继电器即固态继电器(见图I)进行隔离，由单片机控制蓄电池端电压依次进入A/D转换器，实现蓄电池组的电压巡检功能。由于光耦继电器的负载能力高且体积小，从而解决了强电与弱电间的隔离，并且使系统能够实现对电池数量较多的串联蓄电池组的电压检测。固态继电器(SSR)是采用固体元件组装成的一种无触点开关器件，是用小的电气信号控制大功率交直流负载的一种新型电子开关，具有体积小、无火花、无噪音、无污染、无电磁干扰、开关速度快、稳定性好、可靠性高、输出输入完全隔离、抗干扰能力强等突出优点，并具有抗震、防潮、耐腐蚀和防暴能力。另外，它与TTL、CM0S等数字集成电路、运算放大器以及计算机的接口都很简单，这是电磁式继电器所无法比拟的。固态继电器按负载电源类型可分为交流(AC - SSR)和直流(DC — SSR)两类，本发明中应用的是直流固态继电器DC - SSR，如图I。直流型SSR多为四端型SSR，四端型是指有两个输入端、两个输出端。这是近年发展起来的多用途开关，其原理框图如图2，输入端仅要求很小的控制电流，输出用于直流大功率控制场合，图中Q是光电耦合器，主要由发光二极管和光敏三极管两部分组成。它是把发光二极管和光敏元件装在一个密封的管壳内，以前者的引线作为输入端，以后者的引线作为输出端，构成光电耦合器。在这里光电耦合器是用于稱合脉冲信号的，当输入低电平时，发光管和光敏管都截止，输出取高电平；当输入为高电平时，发光管导通，光敏管饱和，输出低电平。由于输入输出通过光信号，输出输入之间在电路上实现了隔离，因此Q又叫光电隔离器。如图3、图4、图5和图6所示，蓄电池采样单元采用的核心器件是多通道选择译码器74HC154和固态继电器AQW214。其设计思路是，通过两个译码器74HC154 (译码器的选择由单片机控制)分时依次驱动固态继电器AQW214，把蓄电池中每节电池电压选送到采样总线IN+、IN—上。本系统所能巡检的蓄电池数量不大于20节，每节电池的选通对应一个固态继电器AQW214，固态继电器AQW214相当于图3中JKDi (i彡19，i ez)，固态继电器共有19个，在系统运行时，依次选通。固态继电器的选通由单片机控制译码器实现。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电池巡检的继电器回路复用电路，解决传统电池巡检中每节电池需对应一个固态继电器所造成的元器件浪费及电池巡检模块体积大的问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，包含多个继电器，每个继电器的输入端包含四个引脚，其中第一、第三引脚接5V的工作电压，第二、第四引脚分别经一二极管连接至译码器的输出端；每个继电器包含两个输出引脚，分别 与蓄电池组中的两节电池连接，其中，蓄电池组中包含多节串联的电池，第一节电池的正端与第二节电池的负端接在一起，连接至第一个继电器的同一个输出引脚，第二节电池的正端和第三节电池的负端接在一起，连接至第二个继电器的其中一个输出引脚；第三节电池的正端和第四节电池的负端接在一起，连接至所述第二个继电器的另一个输出引脚，依次类推进行连接。所述二极管的正极与继电器的输入端引脚连接，负极与所述译码器连接。所述继电器为固态继电器。由译码器输出的选通信号选通多个继电器中的某一个继电器动作。所述译码器与单片机连接。本实用新型所达到的有益效果本实用新型的电路解决了传统电池巡检中每节电池需对应一个固态继电器所造成的元器件浪费及电池巡检模块体积大的问题，通过该电路，选通同样数量的电池，所需固态继电器的数量大大减少，有效的解决了元器件的浪费及电池巡检模块体积大的问题。
图I是直流固态继电器示意图；图2是直流固态继电器工作原理图；图3是蓄电池电池采样单元原理图；图4固态继电器控制选通采样输入原理图；图5现有技术中译码器选通继电器工作原理图；图6现有技术中译码器选通继电器工作原理图；图7是本实用新型的固态继电器输入端回路复用原理图；图8是本实用新型的蓄电池电池采样单元原理图；图9是其中一个译码器选通继电器工作原理图；图10是另一个译码器选通继电器工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。现有技术中的电路，由于考虑系统采集单体蓄电池的电压是相对电压，为了保证电压检测的准确性和不影响系统的工作，采用固态继电器进行隔离，每节电池对应一个固态继电器AQW214，在有38个输入口、最多可接19节电池串联的情况下(为了统一蓄电池数量，本实施例仅以蓄电池数量为19节进行说明)，需19个固态继电器AQW214，固态继电器AQW214用量多，且电池巡检模块整体过长。本实用新型通过对固态继电器输入端回路进行复用的方法，如图8所示，同上述情况，在有20个输入口、最多可接19节电池串联时，且蓄电池电压采样原理相同且功能完全实现的情况下，固态继电器AQW214的使用数量相对现有技术中采用19个固态继电器的 情况(如图3)，本实施例中可以仅采用10个固态继电器(如图8)，数量可以大大减少，有效的解决了元器件的浪费及电池巡检模块体积大的问题。下面对蓄电池采样单元的工作原理进行介绍，为了叙述方便，用JKDj代表第j个固态继电器AQV214( j=l 19)，用Bi代表第i节蓄电池(i=0 18)。由于译码器74HC154有16个选通端，而蓄电池量为19节，所以选用2片译码器74HC154，如图9、图10所示，Ul，U2。第I个采集单元中U1(74HC154)与AQW214的接法，之前的设计方法见图5、图6。本发明见图9、图10。假设，译码器的选择分别由单片机的5. 2、5. 7 口控制，当5.2 口为低电平，5. 7 口为高电平时，译码器Ul选通。当译码器Ul选通时，通过单片机控制5. 3-5. 6口的高低电平，按译码器Ul的真值表依次选通Y0-Y8。当YO选通，见图10，YO脚输出低电平，YO为低电平时，如图7所示，与继电器JKDOl的2、4脚相连的二极管导通，继电器JKDOl的2、4脚为低电平，继电器JKDOl的1、3脚通过电阻与5V电压相连，此时1、3脚电压大于
2、4脚电压，I与2、3与4同时导通，此时继电器JKDOl的6、8脚分别与第一节蓄电池B0+、BO -相接，根据继电器的工作原理，此时5与6，7与8脚导通，图8中蓄电池采样单元中的JKDOI-5、JKDOI-7闭合导通，将第一节电池电压送到采样总线IN +与IN—上，通过A/D采集电路，第一节电池的电压被单片机采集到。同理可推至其他节蓄电池电压采样的原理。本实用新型与之前电路的不同在于固态继电器输入端的复用，之前的电路见图3，图4，如第一节电池的正负两端BATO+和BATO-分别接入第一个固态继电器JKDOl的6，8端口，即图3中JKD01-5和JKD01-7分别负责第一节电池BATO-和BATO+的导通；同理，由第二个固态继电器JKD02端口连接的JKD02-5和JKD02-7分别负责第二节电池正负两端BATl-和BATl+的导通。依次类推，19节电池共需19个继电器控制其导通。本实用新型的电路见图7、图8所示。此时蓄电池串联，且首尾相接，如第一节电池的正端BO+与第二节电池的负端B I-接在一起，从第一个固态继电器JKDOl同一个端口输入，即图8中JKDOI-7同时负责BO+和BI-的导通。再如，第二节电池的正端BI+和第三节电池的负端B2-接入第二个固态继电器JKD02的同一端口，即图8中JKD02-5同时负责BI+和B2-的导通；第三节电池的正端B2+和第四节电池的负端B3-接入第二个固态继电器JKD02的同一输入端口，即图8中JKD02-7同时负责B2+和B3-的导通。依次类推，19节电池共需10个继电器，从而节约了固态继电器AQW214的用量，也减少了其所占的体积。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围 。
权利要求1.一种用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，包含多个继电器，每个继电器的输入端包含四个引脚，其中第一、第三引脚接5V的工作电压，第二、第四引脚分别经一二极管连接至译码器的输出端； 每个继电器包含两个输出引脚，分别与蓄电池组中的两节电池连接， 其中，蓄电池组中包含多节串联的电池，第一节电池的正端与第二节电池的负端接在一起，连接至第一个继电器的同一个输出引脚， 第二节电池的正端和第三节电池的负端接在一起，连接至第二个继电器的其中一个输出引脚；第三节电池的正端和第四节电池的负端接在一起，连接至所述第二个继电器的另一个输出引脚，依次类推进行连接。
2.根据权利要求I所述的用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，所述二极管的正极与继电器的输入端引脚连接，负极与所述译码器连接。
3.根据权利要求I所述的用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，所述继电器为固态继电器。
4.根据权利要求I所述的用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，由译码器输出的选通信号选通多个继电器中的某一个继电器动作。
5.根据权利要求4所述的用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，其特征是，所述译码器与单片机连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电池巡检直流电压采集中的继电器回路复用电路，包含多个继电器，每个继电器的输入端第一、第三引脚接工作电压，第二、第四引脚分别经一二极管连接至译码器的输出端；每个继电器包含两个输出引脚，分别与蓄电池组中的两节电池连接，其中，蓄电池组中包含多节串联的电池，第一节电池的正端与第二节电池的负端接在一起，连接至第一个继电器的同一个输出引脚，依次类推进行连接。本实用新型的电路解决了传统电池巡检中每节电池需对应一个固态继电器所造成的元器件浪费及电池巡检模块体积大的问题，通过该电路，选通同样数量的电池，所需固态继电器的数量大大减少，有效的解决了元器件的浪费及电池巡检模块体积大的问题。
文档编号G01R31/36GK202735493SQ201220373379
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者邬广建, 毛乃虎, 蒋莹莹, 李海建, 张雷 申请人:国电南京自动化股份有限公司