CN104391254A - 一种充电电池的检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电电池的检测系统，包括监控主机、通讯设备、单片机、A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关、电压保持器、比较器、功率电路、电流采集模块、电压采集模块、AC转DC装置。监控主机通过RS485通信线与通讯设备相连接，通讯设备通过RS485通信线与单片机相连接，单片机的进口顺次与A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关相连接，多路选择开关同时与电流采集模块、电压采集模块相连接，电流采集模块、电压采集模块与待测电池相连接。单片机的出口顺次与A/D转换电路、电压保持器、比较器、功率电路相连接，功率电路与待测电池的一端相连接，待测电池相的另一端与AC转DC装置相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池的检测系统，属于电池检测技术领域。
背景技术
目前，随着世界可再生能源的日益紧缺，充电电池作为清洁能源的一种受到越来越多的关注，其在消费、汽车和工业领域具有巨大发展潜力，这些领域对充电电池的需求不断增长。欧洲、北美和中国等国家与地区政府针对碳排放实行严格的监管条例亦在推动该市场发展。充电电池行业的发展进一步带动了充电电池检测设备的发展，促使与之匹配的检测方法、标准以及设备发展的完善。
传统的充电电池检测系统结构复杂，体积庞大，无形中增加了成本，且稳定性差，冲击电流大，可对电池造成无法估计的损伤。在测量过程中，由于检测系统精度有限，环境中存在各种干扰因素，以及检测水平的限制，对电压、电流检测的真实值存在着很大的精度误差，从而影响充电电池的研发数据，导致无法正确引导产品质量，难以产出符合市场需求的合格产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电电池的检测系统，用以解决传统的充电电池检测系统结构复杂，体积庞大，成本高，稳定性差，冲击电流大的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种充电电池的检测系统，包括监控主机、通讯设备、单片机、A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关、电压保持器、比较器、功率电路、电流采集模块、电压采集模块、AC转DC装置。监控主机通过RS485通信线与通讯设备相连接，通讯设备通过RS485通信线与单片机相连接，单片机的进口顺次与A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关相连接，多路选择开关同时与电流采集模块、电压采集模块相连接，电流采集模块、电压采集模块与待测电池相连接。单片机的出口顺次与A/D转换电路、电压保持器、比较器、功率电路相连接，功率电路与待测电池的一端相连接，待测电池相的另一端与AC转DC装置相连接。
所述A/D转换电路为ADS1110，带有内部基准，是精密的连续自校准模/数转换器，其将采样电阻器输出的模拟量转换为数字量，便于单片机处理。
所述单片机为STC12C5A48, 接收所述A/D转换电路输出的电压的数字量，并将其与处理器预存的充、放电电流值进行比较，使其输出值恒定，并将结果输出，电路简单，容易实现。
所述多路选择开关为CD74HC4053，用于电流，电压检测信号的切换。
所述比较器为LM2903M，用于被检测到的电流，电压信号与参考电压之间的比较。
附图说明
图1为本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明进行详细的说明：
如图1所示，一种充电电池的检测系统，包括监控主机（1）、通讯设备（2）、单片机（3）、A/D转换电路（4）、（7）、比例转换模块（5）、多路选择开关（6）、电压保持器（8）、比较器（9）、功率电路（10）、电流采集模块（11）、电压采集模块（12）、AC转DC装置（13）。监控主机（1）通过RS485通信线与通讯设备（2）相连接，通讯设备（2）通过RS485通信线与单片机（3）相连接，单片机（3）的进口顺次与A/D转换电路（4）、（7）、比例转换模块、多路选择开关相连接，多路选择开关同时与电流采集模块（11）、电压采集模块（12）相连接，电流采集模块（11）、电压采集模块（12）与待测电池相连接。单片机（3）的出口顺次与A/D转换电路（4）、（7）、电压保持器（8）、比较器（9）、功率电路（10）相连接，功率电路（10）与待测电池的一端相连接，待测电池相的另一端与AC转DC装置（13）相连接。A/D转换电路（4）、（7）ADS1110，带有内部基准，是精密的连续自校准模/数转换器，其将采样电阻器输出的模拟量转换为数字量，便于单片机（3）处理。单片机（3）为STC12C5A48, 接收所述A/D转换电路（4）、（7）输出的电压的数字量，并将其与处理器预存的充、放电电流值进行比较，使其输出值恒定，并将结果输出，电路简单，容易实现。多路选择开关为CD74HC4053，用于电流，电压检测信号的切换。比较器（9）为LM2903M，用于被检测到的电流，电压信号与参考电压之间的比较。
本发明设计的检测系统在启动后， AC转DC装置（13）输送功率至待测电池（14），经由电流采集模块（11）、电压采集模块（12）后送至多路选择开关，后由比例转换模块（5）对其进行1/2的电压转换后送至A/D转换电路（4）将模拟量转换为数字量，并被单片机（3）读取。
系统中装载入待测电池（14）以后，由监控主机（1）设定对电池充、放电电流、电压数值，经RS485通讯设备（2）将所以数据发送至单片机（3），由单片机（3）处理后，发至D/A转换电路（7），将数字量转换成模拟量并送至电压保持器（8），以维持比较器（9）所需条件，对功率电路（10）进行有效控制，以达到精确恒流、恒压目的。
监控主机（1）为工业电子计算机，带有RS485串口，以方便与通讯设备（2）相连接。
通讯设备（2）中MAX232是标准串口设计单电源电平转换芯片，其1，2，3，4，5，6脚与4只电容构成电荷泵电路，产生+12V与-12V两种电源，提供给RS232串口电平。第7，8，9，10，11，12，13，14脚构成两个数据通道，其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。MAX1482是低功耗收发器,用于RS-485通讯.是功能摆率限制的驱动器,最大限度地减少EMI,并降低由不恰当的电缆端接反射.数据传输速率保证高达250kbps。
单片机（3）STC12C5A48是本装置中的主控中中枢，采用宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机（3），是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机（3），指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，其通过外设通讯设备（2）与计算机连接后，接收计算机发下命令，并执行。
工作流程如下：
1.监控主机（1）设置对电池的充、放电电流，电压数值。
2.数据经由通讯设备（2）传送至单片机（3）的第10脚（RXD），11脚（TXD）。被单片机（3）接收后进行处理。
3. 单片机（3）按所设定的充、放电电流，电压值送至D/A转换电路（7），实施控制，进行充、放电。其中D/A转换电路（7）使用的芯片是一个具有三线制串行接口、最高20MHz时钟电路的12位数字-模拟转换器DAC7611，其第2脚（CS）为芯片选择信号，低电平有效，第3脚（CLK）为同步串行时钟输入，第4脚（SDI）为串行数据输入，在串行时钟的上升沿数据被移入 DAC7611内部的串行移位寄存器.第5脚（LD）为装载控制信号。控制移入的数据装载到DAC7611内部的DAC寄存器，触发数模转换。低电平有效。第8脚（Vout）为电压输出。电压范围在0到4.095V。
4. 经过D/A转换电路（7）过的模拟量被送入LF398进行保持，以保证在对多个电池测量切换时的电压不变，LF398是具有采样速率高、保持电压下降慢和精度高等优点的反馈型采样/保持放大器。
5. 电流采集电路（11）、电压采集电路（12）采用低噪声、高精度运算放大器OP07。OP07是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器。由于具有非常低的输入失调电压在很多应用场合不需要额外的调零措施。同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。宽的输入电压范围（最少±13V）与高达110dB（OP07A）的共模抑制比和高输入阻抗的结合，在同相电路阻态中提供了很高的精度，即使在很高的闭环增益下，也能保持极好的线性和增益精度。电流传感器为高精密度锰镍铜合金箔采样电阻器，模拟量电压输出，经电流采集电路（11）、电压采集电路（12）对电池充、放电时进行实时检测。
6. 采集到的数值通过多路选择开关一端送入A/D转换电路（4）。另一端送入到比较器（9）与被LF398保持的电压模拟量进行比较，对功率电路（10）进行有效控制。多路选择开关6为CD4051。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关。
7. A/D转换电路（4）、（7）将采集到的电流，电压数值的模拟量转换成数字量的芯片为ADS1110。此芯片为带有I2C总线、带有差分输入和高达16位的分辨率的连续自校准的串行A／D转换器，能对电流，电压做更精确的检测。
8. 单片机（3）读取到A/D转换电路（4）的电流，电压数据后，再经由RS485通讯设备（2）输送到监控主机（1）。
9. 监控主机（1）对所有数据进行整理、计算，并显示结果。
10.监控主机（1）通过所有数据进行实时判断流程是否符合结束条件，如达到则立即发出结束命令，使本次工作结束。
Claims (4)
1.一种充电电池的检测系统，包括监控主机、通讯设备、单片机、A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关、电压保持器、比较器、功率电路、电流采集模块、电压采集模块、AC转DC装置，其特征在于：监控主机通过RS485通信线与通讯设备相连接，通讯设备通过RS485通信线与单片机相连接，单片机的进口顺次与A/D转换电路、比例转换模块、多路选择开关相连接，多路选择开关同时与电流采集模块、电压采集模块相连接，电流采集模块、电压采集模块与待测电池相连接；单片机的出口顺次与A/D转换电路、电压保持器、比较器、功率电路相连接，功率电路与待测电池的一端相连接，待测电池相的另一端与AC转DC装置相连接。
2.根据权利要求1所述的充电电池的检测系统，其特征在于：所述单片机为STC12C5A48, 接收所述A/D转换电路输出的电压的数字量，并将其与处理器预存的充、放电电流值进行比较，使其输出值恒定，并将结果输出。
3.根据权利要求1所述的充电电池的检测系统，其特征在于：所述多路选择开关为CD74HC4053，用于电流，电压检测信号的切换。
4.根据权利要求1所述的充电电池的检测系统，其特征在于：所述比较器为LM2903M，用于被检测到的电流，电压信号与参考电压之间的比较。
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| KR20020085266A (ko) * | 2001-05-07 | 2002-11-16 | 삼성전자 주식회사 | 전지 검사장치 |
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