一種蓄電池巡檢裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種蓄電池巡檢裝置，包括外部恒流信號、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路、鎖相放大電路、濾波電路、DSP處理器和通訊電路，外部恒流信號連接第一開關(guān)電路，第一開關(guān)電路連接蓄電池組，蓄電池組連接第二開關(guān)電路，第二開關(guān)電路分別連接第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路和DSP處理器，第二差分電壓采樣電路連接鎖相放大電路，鎖相放大電路連接濾波電路，濾波電路連接DSP處理器，第一差分電壓采樣電路連接DSP處理器，DSP處理器連接通訊電路；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，響應(yīng)迅速，人機(jī)界面直觀，測量精度高，能夠更好的維護(hù)蓄電池的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】—種蓄電池巡檢裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型具體涉及一種蓄電池巡檢裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)必不可少，而直流系統(tǒng)的心臟便是蓄電池組。由于直流系統(tǒng)的安全關(guān)乎到影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此直流系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是很重要的。為直流系統(tǒng)提供核心儲(chǔ)備力量的蓄電池組自然也就非常重要。當(dāng)直流系統(tǒng)的蓄電池有問題時(shí)，一般情況下不會(huì)立刻產(chǎn)生影響，但是蓄電池會(huì)發(fā)生容量改變。當(dāng)充電時(shí)，蓄電池可能很快會(huì)上升電壓至標(biāo)準(zhǔn)電壓值；當(dāng)放電時(shí)，蓄電池電壓很快降低到標(biāo)準(zhǔn)電壓以下。由此造成了整個(gè)蓄電池組的供電能力不均衡。久而久之，整組蓄電池的供電能力都會(huì)受到影響，直接影響蓄電池組的容量特性。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)可以及早的發(fā)現(xiàn)蓄電池的問題，同時(shí)可以根據(jù)蓄電池的電壓值進(jìn)行充電狀態(tài)轉(zhuǎn)換，保護(hù)蓄電池，最大限度的發(fā)揮蓄電池容量。目前，判斷蓄電池的健康狀況主要通過檢測蓄電池的電壓及內(nèi)阻。通過檢測這兩項(xiàng)指標(biāo)，可以將電池故障上報(bào)給監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)出報(bào)警，提示現(xiàn)場工作人員檢查并排除有問題的蓄電池，以避免發(fā)生嚴(yán)重的電力系統(tǒng)故障。
[0003]對于直流系統(tǒng)的蓄電池檢測技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，本文所介紹的是基于TI公司的TMS320F28035芯片作為主控芯片，以ADI公司的AD630作為信號采集的核心芯片，涵蓋了蓄電池組的電壓電流檢測、單只蓄電池的電壓檢測、單只蓄電池的內(nèi)阻檢測、報(bào)警及上位通訊功能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的是介紹了一種基于DSP和AD630實(shí)時(shí)監(jiān)測蓄電池狀態(tài)的巡檢裝置。目前測量蓄電池內(nèi)阻的方法有直流法和交流法。直流法采用短時(shí)間大電流放電，通過檢測放電電流和電池端電壓壓降，從而計(jì)算蓄電池內(nèi)阻，但此種方法無法實(shí)時(shí)在線檢測，必須斷電操作，同時(shí)易對電池容量產(chǎn)生不確定性影響?；诖?，本實(shí)用新型采用交流法檢測蓄電池內(nèi)阻。由外部接口引入定頻定幅交流小信號，采用DSP作為處理及控制芯片，能夠快速處理大量數(shù)據(jù)，同時(shí)控制選通開關(guān)切入，實(shí)時(shí)采集電池電壓，計(jì)算內(nèi)阻。
[0005]一種蓄電池巡檢裝置，包括外部恒流信號、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路、鎖相放大電路、濾波電路、DSP處理器和通訊電路，外部恒流信號連接第一開關(guān)電路，第一開關(guān)電路連接蓄電池組，蓄電池組連接第二開關(guān)電路，第二開關(guān)電路分別連接第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路和DSP處理器，第二差分電壓采樣電路連接鎖相放大電路，鎖相放大電路連接濾波電路，濾波電路連接DSP處理器，第一差分電壓采樣電路連接DSP處理器，DSP處理器連接通訊電路。
[0006]本實(shí)用新型還具有如下特征:
[0007]1、采用4線法將外部恒流信號接入蓄電池組，其中兩根線輸入電池交流小信號，兩根線采集電池端電壓變化情況，在接入一只蓄電池時(shí)，切斷其他蓄電池的信號注入與采集。
[0008]2、所述的第一差分電壓采樣電路為采集直流信號所用。
[0009]3、所述的第二差分電壓采樣電路為采集交流信號所用，采用兩級差分放大電路經(jīng)交流小信號提取出來送至鎖相放大電路。
[0010]4、所述的第二差分電壓采樣電路采用AD630放大器。
[0011]5、所述的濾波電路采用隔離運(yùn)放構(gòu)成高階次低頻濾波器。
[0012]6、所述的DSP處理器采用TMS320F28035作為主控芯片。
[0013]7、所述的通訊電路采用RS485總線通訊方式。
[0014]本實(shí)用新型的效果:
[0015]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，該裝置將輸入信號線和采集信號線分離，避免了兩線法導(dǎo)線本身的阻抗對于測量蓄電池內(nèi)阻值的影響，用戶在測量時(shí)可通過人機(jī)界面全面觀測，避免了單只檢測不斷拆卸端子的麻煩，可以較好的去除雜波，使測量結(jié)果的精度更高，更準(zhǔn)確放映蓄電池特性，響應(yīng)迅速，更好的維護(hù)蓄電池的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為系統(tǒng)原理框圖；
[0017]圖2為DSP控制電路；
[0018]圖3為DSP的JTAG燒寫電路；
[0019]圖4為差分電壓采樣電路(交流信號)；
[0020]圖5為差分電壓采樣電路(直流信號)；
[0021 ] 圖6為鎖相放大電路；
[0022]圖7為濾波電路；
[0023]圖8為開關(guān)電路；
[0024]圖9為RS485總線通訊電路。
[0025]其中，1、外部恒流信號，2、第一開關(guān)電路，3、蓄電池組，4、第二開關(guān)電路，5、第二差分電壓采樣電路，6、第一差分電壓采樣電路，7、鎖相放大電路，8、濾波電路，9、DSP處理器，10、通訊電路。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下邊根據(jù)說明書附圖舉例進(jìn)一步說明:
[0027]實(shí)施例1
[0028]一種蓄電池巡檢裝置，包括外部恒流信號1、第一開關(guān)電路2、第二開關(guān)電路4、第一差分電壓米樣電路6、第二差分電壓米樣電路5、鎖相放大電路7、濾波電路8、DSP處理器9和通訊電路10，外部恒流信號I連接第一開關(guān)電路2，第一開關(guān)電路2連接蓄電池組3，蓄電池3組連接第二開關(guān)電路4，第二開關(guān)電路4分別連接第一差分電壓采樣電路6、第二差分電壓采樣電路5和DSP處理器9，第二差分電壓采樣電路5連接鎖相放大電路7，鎖相放大電路7連接濾波電路8，濾波電路8連接DSP處理器9，第一差分電壓采樣電路6連接DSP處理器9，DSP處理器9連接通訊電路10 ;采用4線法將外部恒流信號接入蓄電池組，其中兩根線輸入電池交流小信號，兩根線采集電池端電壓變化情況，在接入一只蓄電池時(shí)，切斷其他蓄電池的信號注入與采集；所述的第一差分電壓采樣電路為采集直流信號所用；所述的第二差分電壓采樣電路為采集交流信號所用，采用兩級差分放大電路經(jīng)交流小信號提取出來送至鎖相放大電路；所述的第二差分電壓采樣電路采用AD630放大器；所述的濾波電路采用隔離運(yùn)放構(gòu)成高階次低頻濾波器；所述的DSP處理器采用TMS320F28035作為主控芯片；所述的通訊電路采用RS485總線通訊方式。
[0029]實(shí)施例2
[0030]1、DSP控制電路:
[0031]TMS320F28035的最小系統(tǒng)如圖2所示，圖3由J2構(gòu)成了 JTAG燒寫部分。DSP的外部晶振為20MHz。DSP在本設(shè)計(jì)中通過輸出C0N1-C0N2兩個(gè)控制信號來控制外部交流恒流信號的接入。通過DC_sigl至DC_sigl6這16個(gè)I/O 口輸出光電繼電器控制信號，控制當(dāng)前采樣時(shí)哪只蓄電池接入系統(tǒng)。通過RXD/TXD信號實(shí)現(xiàn)與ADM2483數(shù)據(jù)交換保證了對上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)485通訊。經(jīng)過鎖相濾波電路處理后的電壓信號將直接送至DSP的ADl處，采集交流信號注入后蓄電池兩端的電壓變化。經(jīng)過低通濾波及差分放大的直流電壓信號將送至DSP的AD2處，DSP實(shí)時(shí)采樣處理電池的直流電壓數(shù)據(jù)。DSP將綜合分析處理所有數(shù)據(jù)后計(jì)算蓄電池內(nèi)阻，并根據(jù)內(nèi)阻限值、電壓限值發(fā)出報(bào)警信號。
[0032]2、差分電壓采樣電路:
[0033]差分電壓采樣電路分為兩部分，第二差分電壓采樣電路采集交流信號(如圖4)，第一差分電壓采樣電路采集直流信號(如圖5)。其中，DC(+)和DC(-)為接入的蓄電池兩端電壓信號，U3001-U3003為差分放大芯片INA128。當(dāng)DSP控制接入外部交流恒流信號時(shí)，由U3001和U3002構(gòu)成的兩級差分放大高通濾波電路可將交流信號提取出來并放大1000倍，送至鎖相濾波電路處理。由R3042-R3043及C3009-C3010構(gòu)成的低通濾波電路可將高頻信號濾除，送至U3003差分放大器，除去共模干擾，得到蓄電池兩端的直流電壓信號AD2。
[0034]3、濾波及鎖相電路:
[0035]鎖相放大電路如圖6所示，主要由AD630芯片構(gòu)成，該芯片可以根據(jù)提供參考信號頻率將輸入信號中的同頻率信號提取放大出來。其中，sk_signal為提供鎖相頻率的基準(zhǔn)參考信號。經(jīng)電壓米樣信號送來的SINO信號經(jīng)AD630鎖相，同時(shí)放大10倍,此時(shí)輸出的為交流半波翻轉(zhuǎn)信號。圖7中，由U3006-U3010等隔離運(yùn)放構(gòu)成的高階次濾波放大電路，可將AD630輸出的信號濾除雜波并整流成直流信號，送至DSP的AD采樣端。
[0036]4、開關(guān)電路:
[0037]開關(guān)電路如圖8所示，第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路為同一結(jié)構(gòu)，其中U5001-U5008為光電繼電器，JPl為外接端子連接蓄電池。DC_sigl- DC_sig8為DSP輸出的選通控制信號，當(dāng)DSP輸出低電平時(shí)，相應(yīng)的光電繼電器輸出側(cè)導(dǎo)通，可將單電池接入系統(tǒng)。如此往復(fù)，逐一將電池接入，實(shí)現(xiàn)了交流信號的注入及直流電壓信號的采集。
[0038]5、通訊電路:
[0039]本設(shè)計(jì)采用RS485方式與上位進(jìn)行通訊，其電路如圖9所示。這里主要采用了ADM2483作為收發(fā)器。為防止DSP的驅(qū)動(dòng)能力不足，特增加了 7047增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。ADM2483兩端采用隔離電源防止了外界干擾信號串接到數(shù)字系統(tǒng)。DSP將按照一定時(shí)序?qū)DM2483進(jìn)行讀寫使能操作，將報(bào)警及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳處理。
[0040]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，該裝置將輸入信號線和采集信號線分離，避免了兩線法導(dǎo)線本身的阻抗對于測量蓄電池內(nèi)阻值的影響，用戶在測量時(shí)可通過人機(jī)界面全面觀測，避免了單只檢測不斷拆卸端子的麻煩，可以較好的去除雜波，使測量結(jié)果的精度更高，更準(zhǔn)確放映蓄電池特性，響應(yīng)迅速，更好的維護(hù)蓄電池的穩(wěn)定運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池巡檢裝置，包括外部恒流信號、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路、鎖相放大電路、濾波電路、DSP處理器和通訊電路，其特征在于:外部恒流信號連接第一開關(guān)電路，第一開關(guān)電路連接蓄電池組，蓄電池組連接第二開關(guān)電路，第二開關(guān)電路分別連接第一差分電壓采樣電路、第二差分電壓采樣電路和DSP處理器，第二差分電壓采樣電路連接鎖相放大電路，鎖相放大電路連接濾波電路，濾波電路連接DSP處理器，第一差分電壓采樣電路連接DSP處理器，DSP處理器連接通訊電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:采用4線法將外部恒流信號接入蓄電池組，其中兩根線輸入電池交流小信號，兩根線采集電池端電壓變化情況，在接入一只蓄電池時(shí)，切斷其他蓄電池的信號注入與采集。
3.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的第二差分電壓采樣電路為采集交流信號所用，采用兩級差分放大電路經(jīng)交流小信號提取出來送至鎖相放大電路。
4.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的第一差分電壓采樣電路為采集直流信號所用。
5.如權(quán)利要求1或3所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的第二差分電壓采樣電路采用AD630放大器。
6.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的濾波電路采用隔離運(yùn)放構(gòu)成高階次低頻濾波器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的DSP處理器采用TMS320F28035作為主控芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的一種蓄電池巡檢裝置，其特征在于:所述的通訊電路采用RS485總線通訊方式。
【文檔編號】G01R31/36GK203688778SQ201320752880
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】任立明, 鄭金龍, 趙書強(qiáng), 劉富利 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司