一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，包括使用電話線串接的多個電池檢測單元，前一個電池檢測單元的通信控制輸出端與下一個電池檢測單元的通信控制輸入端連接，始端的電池檢測單元與上位機連接進行遠程監(jiān)控，所述始端的電池檢測單元的通信控制輸入端懸空。實施本實用新型的電池檢測系統(tǒng)，具有以下有益效果：能實現(xiàn)無地址模塊化電池檢測、施工簡單方便、調(diào)試維護工作量較小、成本較低、有利于工程大批量應用。
【專利說明】
一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電池檢測領(lǐng)域，特別涉及一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡技術(shù)的普及和大數(shù)據(jù)分析的需要，數(shù)據(jù)機房建設在各行各業(yè)得到了迅速發(fā)展，其主要由IT核心設備、不間斷電源、制冷系統(tǒng)、機架和遠程監(jiān)測系統(tǒng)等標準模塊組成，為了保證數(shù)據(jù)機房設備的不斷電要求，不間斷電源為數(shù)據(jù)中心提供了可靠的能源保證。不間斷電源的后備儲備能源就是蓄電池，它在保證不間斷供電中起到最關(guān)鍵的作用，一旦市電停電，蓄電池立即通過UPS設備，把蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為交流電供機房設備使用，保證了數(shù)據(jù)設備的不間斷用電。蓄電池的好壞直接影響數(shù)據(jù)機房的不間斷供電的質(zhì)量，因此，對蓄電池的在線監(jiān)控變得非常重要。目前市場上的電池檢測產(chǎn)品眾多，各個廠家的技術(shù)水平參差不齊，產(chǎn)品性能也有較大差異。經(jīng)過分析，目前市場上電池檢測產(chǎn)品在工程應用方面還存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下幾方面。
[0003]1.目前，電池需要設置地址，施工調(diào)試工作量大。電池檢測模塊大多采用模塊化結(jié)構(gòu)，每節(jié)電池配I個電池檢測模塊檢測電池參數(shù)，目前的電池檢測模塊都需要先通過RS485口一對一設置地址。但是大數(shù)據(jù)中心的電池的數(shù)量眾多，電池數(shù)量多達幾萬節(jié)。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)調(diào)試過程中因為地址設置錯誤而采集不到數(shù)據(jù)，但由于電池數(shù)量較多，檢查地址是否正確需要巨大的工作量，往往一個電池檢測模塊的地址錯誤將導致需要重新設置RS485總線的所有電池檢測模塊的地址，浪費時間。
[0004]2.后期維護也不方便，如果某個電池檢測模塊損壞后需要進行維護，還需要知道原來的地址信息，要設置好地址后才能接入到采集系統(tǒng)里去。
[0005]3.目前電池檢測模塊需要外接12V或者24V電源，與上位機連接不方便，而且電池檢測模塊之間的連接線與插座間的接觸電阻易產(chǎn)生電壓損耗，造成RS485總線的最末端的電池檢測模塊電壓低，無法通信。
[0006]綜上所述，目前市場上的電池檢測模塊存在的缺點是:不能實現(xiàn)無地址模塊化電池檢測、造成施工復雜、調(diào)試維護工作量大、成本較高、不利于工程大批量應用。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不能實現(xiàn)無地址模塊化電池檢測、施工復雜、調(diào)試維護工作量較大、成本較高、不利于工程大批量應用的缺陷，提供一種能實現(xiàn)無地址模塊化電池檢測、施工簡單方便、調(diào)試維護工作量較小、成本較低、有利于工程大批量應用的電池檢測系統(tǒng)。
[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，包括使用電話線串接的多個電池檢測單元，前一個電池檢測單元的通信控制輸出端與下一個電池檢測單元的通信控制輸入端連接，始端的電池檢測單元與上位機連接進行遠程監(jiān)控，所述始端的電池檢測單元的通信控制輸入端懸空。
[0009]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述電池檢測單元包括M⑶、電池參數(shù)采集模塊、隔離通信電路、通信控制輸入電路、通信控制輸出電路、輸入插座、輸出插座和供電電路，所述電池參數(shù)采集模塊與所述MCU連接、用于采集電池參數(shù)，所述輸入插座與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，所述輸入插座還通過所述隔離通信電路與所述MCU連接，所述輸入插座還通過所述通信控制輸入電路與所述MCU連接，所述MCU還通過所述通信控制輸出電路與所述輸出插座連接，所述輸出插座與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接，所述輸出插座還與所述輸入插座連接，所述供電電路分別與所述MCU和隔離通信電路連接、用于為所述MCU和隔離通信電路供電。
[0010]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述供電電路包括相互連接的第一穩(wěn)壓電路和第二穩(wěn)壓電路，所述第一穩(wěn)壓電路將電池電壓轉(zhuǎn)為符合所述MCU工作的第一電壓、并為所述MCU供電，所述第二穩(wěn)壓電路將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為符合所述隔離通信電路工作的第二電壓、并為所述通信隔離電路供電。
[0011]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，還包括LED指示燈，所述LED指示燈與所述MCU連接、用于指示電池運行、通信和健康狀態(tài)。
[0012]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述第一穩(wěn)壓電路包括用于將所述電池電壓轉(zhuǎn)換為所述第一電壓的開關(guān)穩(wěn)壓器件，所述第二穩(wěn)壓電路使用將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為所述第二電壓的DC/DC隔離轉(zhuǎn)換模塊。
[0013]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述MCU的內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換器，所述電池參數(shù)采集模塊采集的電池參數(shù)傳送到所述A/D轉(zhuǎn)換器。
[0014]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述通信控制輸入電路包括第一光電親合器、第一電阻和第三電阻，所述第一光電親合器的第一引腳通過所述第三電阻連接所述第二電壓，所述第一光電耦合器的第二引腳與所述輸入插座連接，所述第一光電耦合器的第三引腳接地，所述第一光電耦合器的第四引腳通過所述第一電阻連接所述第一電壓。
[0015]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述通信控制輸出電路包括第二光電耦合器和第二電阻，所述第二光電耦合器的第一引腳通過所述第二電阻連接所述第一電壓，所述第二光電耦合器的第二引腳與所述MCU連接，所述第二光電耦合器的第四引腳與所述輸出插座連接。
[0016]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述輸入插座通過四條線與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，所述輸出插座通過四條線與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接。
[0017]在本實用新型所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)中，所述電話線為RS485總線，電池參數(shù)包括電池的電壓、內(nèi)阻和溫度。
[0018]實施本實用新型的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，具有以下有益效果:由于電池檢測單元通過電話線串接，前一個電池檢測單元的通信控制輸出端與下一個電池檢測單元的通信控制輸入端連接，始端的電池檢測單元與上位機連接進行遠程監(jiān)控，始端的電池檢測單元的通信控制輸入端懸空，其不需要對電池檢測單元設置地址，降低了工作量，所以其能實現(xiàn)無地址模塊化電池檢測、施工簡單方便、調(diào)試維護工作量較小、成本較低、有利于工程大批量應用。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)一個實施例中電池檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為所述實施例中供電電路的電路原理圖；
[0022]圖3為所述實施例中通信控制輸入電路和通信控制輸出電路與MCU的連接的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]在本實用新型無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)實施例中，該無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)包括多個電池檢測單元，這多個電池檢測單元使用電話線串接，電話線可以采用RS485總線，在這多個電池檢測單元中，前一個電池檢測單元的通信控制輸出端與其相鄰的下一個電池檢測單元的通信控制輸入端連接，始端的電池檢測單元與上位機連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，始端的電池檢測單元的通信控制輸入端懸空。其不需要對電池檢測單元設置地址，電池檢測單元之間通過電話線進行串接，這樣就會降低成本，由于不用設置地址，其安裝維護也會較為簡單，同時也能減小整個電池檢測系統(tǒng)的體積，其在數(shù)據(jù)機房的電池監(jiān)控中具有廣泛的應用前景。
[0025]圖1為本實施例中電池檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中，電池檢測單元包括MCUl、電池參數(shù)采集模塊2、隔離通信電路3、通信控制輸入電路4、通信控制輸出電路5、輸入插座6、輸出插座7和供電電路8，其中，M⑶I使用高性能微處理器，是本電池檢測單元的核心，主要實現(xiàn)獲取電池參數(shù)采集模塊采集的電池參數(shù)、進行串口通信管理和顯示控制等功能。電池參數(shù)采集模塊2與MCUl連接，具體是直接連接到MCUl的A/D輸入端口上，用于采集電池參數(shù)，電池參數(shù)包括電池的電壓、內(nèi)阻和溫度，MCUl的內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)，電池參數(shù)采集模塊2采集的電池參數(shù)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器。本實施例中，隔離通信電路3采用光耦隔離實現(xiàn)RS485通信功能，主要用于與上位機相連，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。通信控制輸入電路4接收上一個電池檢測單元的輸出信號，實現(xiàn)電池檢測單元之間的級聯(lián)信號傳遞。
[0026]本實施例中，輸入插座6與輸出插座7主要用于與上位機通信，以及與下一個電池檢測單元的級聯(lián)控制。輸入插座6與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，輸入插座6還通過隔離通信電路3與M⑶I連接，輸入插座6還通過通信控制輸入電路4與MCUl連接，MCUl還通過通信控制輸出電路5與輸出插座7連接，輸出插座7與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接，輸出插座7還與輸入插座6連接，供電電路8分別與MCUl和隔離通信電路3連接、用于為MCUl和隔離通信電路3供電。值得一提的是，本實施例中，輸入插座6設有四條線，這四條線分別命名為D1、RS485+、RS485-和GNDC，輸出插座7也設有四條線，其分別命名為D0、RS485+、RS485-和GNDC，輸入插座6通過四條線(D1、RS485+、RS485-和GNDC)與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，輸出插座7通過四條線(D0、RS485+、RS485-和GNDC)與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接。
[0027]本實用新型實現(xiàn)無地址通信原理如下:
[0028]第一步驟，本實施例中，具體的，一條RS485總線上可連接多個電池檢測單元，電池檢測單元之間增加了兩條通信控制信號。每個電池檢測單元的通信控制輸出端連接到下一個電池檢測單元的通信控制輸入端。第一個電池檢測單元(始端的電池檢測單元)與上位機連接是標準的2線制RS485接口，因此第一個電池檢測單元的通信控制輸入端是懸空的，懸空時為“I”電平。剛上電時，每個電池檢測單元恢復到默認值，每個電池檢測單元的通信控制輸出端輸出“O”電平，通信標志設置為未通信狀態(tài)。
[0029]第二步驟，上電后，最前端一個電池檢測單元的通信控制輸入端由于懸空為“I”電平，其他電池檢測單元的通信控制輸入端的信號均為“O”電平。當上位機發(fā)送采集命令時，只有第一個電池檢測單元可以返回采集的數(shù)據(jù)。通信完成后，將該第一個電池檢測單元的通信控制輸出端設置為“I”電平，并將該第一個電池檢測單元的通信標志設置為已通信狀
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[0030]第三步驟，第二個電池檢測單元的通信控制輸入端接收到上一個電池檢測單元的通信控制輸出端的“I”電平后，在RS485總線上只有第一個電池檢測單元和該第二個電池檢測單元的通信控制輸入端為“I”電平，其他電池檢測單元的通信控制輸入端為“O”電平。當上位機發(fā)送采集命令時，因第一個電池檢測單元已經(jīng)標識為已通信狀態(tài)不返回數(shù)據(jù)，RS485總線上只有該第二個電池檢測單元返回采集的數(shù)據(jù)。待通信完成后，將該第二個電池檢測單元的通信控制輸出信號設置為“I”電平，并將該第二個電池檢測單元的通信標志設置為已通信狀態(tài)。
[0031]第四步驟，按第三步驟重復上位機采集過程，一直到最后一個電池檢測單元。
[0032]第五步驟，如果上位機在RS485總線上發(fā)送三次采集命令后無返回數(shù)據(jù)，表明RS485總線上的電池檢測單元讀取完畢。
[0033]第六步驟，當RS485總線上的電池檢測黨員讀取完畢后，上位機在RS485總線上發(fā)送復位廣播命令，每個電池檢測單元收到廣播命令后立即復位到默認狀態(tài):每個電池檢測單元的通信控制輸出電路輸出“O”電平，電池檢測單元的通信標志設置為未通信狀態(tài)。
[0034]本實施例中，完成以上過程后即完成一次全部電池檢測單元的數(shù)據(jù)采集，重復以上過程就實現(xiàn)了電池組的數(shù)據(jù)采集功能。
[0035]本實施例中，電池檢測單元不需要設置地址，直接把電池檢測單元像搭積木一樣串接起來，上位機發(fā)送統(tǒng)一的采集命令，即可讀取一條485總線上的電池檢測單元的數(shù)據(jù)，其施工簡單，工程調(diào)試和維護方便。與上位機通信僅兩條RS485通信線，不用外接電源，其連接簡單，應用方便。
[0036]本實施例中，供電電路8包括相互連接的第一穩(wěn)壓電路81和第二穩(wěn)壓電路82，第一穩(wěn)壓電路81將電池電壓Vbat轉(zhuǎn)為符合MCUl工作的第一電壓VCCl、并為MCUl供電，第二穩(wěn)壓電路82將第一電壓VCCl轉(zhuǎn)換為符合隔離通信電路3工作的第二電壓VCC2、并為通信隔離電路3供電。
[0037]本實施例采用被測電池自供電，必須進行低功耗設計。M⑶1、供電電路8和隔離通信電路3都采用低功耗器件。例如:MCU1和隔離通信電路3采用3.3V供電的低功耗器件，MCUl帶有A/D轉(zhuǎn)換器，比如:MSP430系列、STM8L系列等。因MCUl內(nèi)部自帶有A/D轉(zhuǎn)換器，采集電池參數(shù)不需要外接器件，這樣就能有效降VCCl低功耗。
[0038]圖2為本實施例中供電電路的電路原理圖。第一穩(wěn)壓電路81采用電池自供電，為降低功耗，圖2中，第一穩(wěn)壓電路81包括開關(guān)穩(wěn)壓器件Ul，開關(guān)穩(wěn)壓器件Ul用于將電池電壓Vbat轉(zhuǎn)換為第一電壓VCCl，其功耗低，電源轉(zhuǎn)換效率較高。第二穩(wěn)壓電路82包括DC/DC隔離轉(zhuǎn)換模塊U2，DC/DC隔離轉(zhuǎn)換模塊U2將第一電壓VCCl轉(zhuǎn)換為第二電壓VCC2，供通隔離通信電路3使用。DC/DC隔離轉(zhuǎn)換模塊U2可以選用B0303XT-1WR2模塊，貼片安裝，功耗低，應用簡單。全部采用低功耗器件設計方案后，功耗低，對電池本身無影響。由于采用低功耗設計，使用被檢測電池自供電，不需要外接電源，與上位機通信僅用兩條RS485銅芯線連接，工程應用方便。該電池檢測系統(tǒng)采用常用器件，采購方便，總成本低，在大數(shù)據(jù)中心的電池監(jiān)控中具有克爭優(yōu)勢。
[0039]圖2為本實施例中通信控制輸入電路和通信控制輸出電路與MCU的連接的電路原理圖；通信控制輸入電路4包括第一光電耦合器ISOl、第一電阻Rl和第三電阻R3，第一光電耦合器ISOl的第一引腳通過第三電阻R3連接第二電壓VCC2，第一光電耦合器ISOl的第二引腳與輸入插座6連接，第一光電親合器ISOl的第三引腳接地，第一光電親合器ISOl的第四引腳通過第一電阻Rl連接第一電壓VCCl。通信控制輸出電路5包括第二光電耦合器IS02和第二電阻R2，第二光電耦合器IS02的第一引腳通過第二電阻R2連接第一電壓VCCl，第二光電耦合器IS02的第二引腳與MCUl連接，第二光電耦合器IS02的第四引腳與輸出插座7連接。
[0040]本實施例中，該電池檢測系統(tǒng)還包括LED指示燈9，LED指示燈9與M⑶I連接、用于指示電池運行、通信和健康狀態(tài)，也就是指示電池的狀態(tài)。
[0041]總之，在本實施例中，電池檢測單元不需要設置地址，調(diào)試方便，實用性、易用性強。該電池檢測系統(tǒng)連接簡單，與上位機通信僅兩條RS485通信線，不用外接電源。安裝方式標準化，使用電話水晶頭連接，接線標準化，安裝、拆卸方便，工作效率高。每節(jié)電池檢測的成本就是一個電池檢測單元和一條電話線，成本低。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括使用電話線串接的多個電池檢測單元，前一個電池檢測單元的通信控制輸出端與下一個電池檢測單元的通信控制輸入端連接，始端的電池檢測單元與上位機連接進行遠程監(jiān)控，所述始端的電池檢測單元的通信控制輸入端懸空。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電池檢測單元包括MCU、電池參數(shù)采集模塊、隔離通信電路、通信控制輸入電路、通信控制輸出電路、輸入插座、輸出插座和供電電路，所述電池參數(shù)采集模塊與所述MCU連接、用于采集電池參數(shù)，所述輸入插座與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，所述輸入插座還通過所述隔離通信電路與所述MCU連接，所述輸入插座還通過所述通信控制輸入電路與所述MCU連接，所述MCU還通過所述通信控制輸出電路與所述輸出插座連接，所述輸出插座與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接，所述輸出插座還與所述輸入插座連接，所述供電電路分別與所述MCU和隔離通信電路連接、用于為所述MCU和隔離通信電路供電。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述供電電路包括相互連接的第一穩(wěn)壓電路和第二穩(wěn)壓電路，所述第一穩(wěn)壓電路將電池電壓轉(zhuǎn)為符合所述MCU工作的第一電壓、并為所述MCU供電，所述第二穩(wěn)壓電路將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為符合所述隔離通信電路工作的第二電壓、并為所述通信隔離電路供電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓電路包括用于將所述電池電壓轉(zhuǎn)換為所述第一電壓的開關(guān)穩(wěn)壓器件，所述第二穩(wěn)壓電路使用將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為所述第二電壓的DC/DC隔離轉(zhuǎn)換模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括LED指示燈，所述LED指示燈與所述MCU連接、用于指示電池運行、通信和健康狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU的內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換器，所述電池參數(shù)采集模塊采集的電池參數(shù)傳送到所述A/D轉(zhuǎn)換器。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述通信控制輸入電路包括第一光電親合器、第一電阻和第三電阻，所述第一光電親合器的第一引腳通過所述第三電阻連接所述第二電壓，所述第一光電耦合器的第二引腳與所述輸入插座連接，所述第一光電耦合器的第三引腳接地，所述第一光電耦合器的第四引腳通過所述第一電阻連接所述第一電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述通信控制輸出電路包括第二光電耦合器和第二電阻，所述第二光電耦合器的第一引腳通過所述第二電阻連接所述第一電壓，所述第二光電耦合器的第二引腳與所述MCU連接，所述第二光電耦合器的第四引腳與所述輸出插座連接。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入插座通過四條線與其前一個電池檢測單元的輸出插座連接，所述輸出插座通過四條線與其下一個電池檢測單元的輸入插座連接。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無地址模塊化電池檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電話線為RS485總線，電池參數(shù)包括電池的電壓、內(nèi)阻和溫度。
【文檔編號】G01R31/36GK205507041SQ201620112179
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】周澤萬
【申請人】深圳萬慧通自動化有限公司