專利名稱：分布式蓄電池組充電監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型電池組的電壓狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，屬于分布式測控技術(shù)領(lǐng)域，可用于電動汽車充/換電站等應(yīng)用場合的電池組實(shí)時監(jiān)測。
背景技術(shù)：
蓄電池作為一種供電方便、安全可靠的直流電源，在國民經(jīng)濟(jì)各個部門都得到了廣泛的應(yīng)用。蓄電池是以放電方式輸出電能，以充電方式吸收、恢復(fù)電能的一種電源。由于蓄電池是一種化學(xué)反應(yīng)裝置，內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)一般不易及時察覺，日常使用中的缺陷不會立即反應(yīng)出來，因此蓄電池組的保養(yǎng)維護(hù)工作是至關(guān)重要的。對蓄電池組維護(hù)管理不當(dāng)將直接影響蓄電池組的使用效益和壽命，甚至嚴(yán)重?fù)p壞蓄電池組，極端情況下還會導(dǎo)致安全事故。蓄電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測主要是通過檢測蓄電池的電壓、電流、溫度等同蓄電池性能密切相關(guān)的參數(shù)，得出當(dāng)前蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)信息，然后通過分析處理并和預(yù)先設(shè)定的蓄電池性能判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而診斷出蓄電池的當(dāng)前健康狀態(tài)是否良好。在和蓄電池的健康狀態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)當(dāng)中，對溫度和電流的測量相對來說比較容易實(shí)現(xiàn)，對單個電池的電壓檢測也比較簡單，但是要實(shí)現(xiàn)對串聯(lián)在一起的蓄電池組中單體電池電壓的準(zhǔn)確測量一直是一個難于解決的問題。而電壓檢測是最直接檢測也是最常用的一個參數(shù)，也是目前許多電池監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用的檢測方法。早期的蓄電池組在線監(jiān)測儀采用的多為集中采集與監(jiān)測的方法，這種方法的缺點(diǎn)是布線多且線路長，既浪費(fèi)人力物力又容易引入干擾。此外在電力、電信及化工等不同的領(lǐng)域和不同的場合，需要監(jiān)測的電池的數(shù)量不同，少則幾十只，多則數(shù)百只，因此集中采集、集中監(jiān)控的方式很難適應(yīng)各種情況。鑒于上述問題，對于電池組的監(jiān)測已開始采用分散采集、 集中監(jiān)控的分布式測量系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的日常維護(hù)及測量方法已經(jīng)被計算機(jī)為核心的實(shí)時在線測量所取代，通過在線監(jiān)測蓄電池組的參數(shù)，可以及時了解蓄電池組的工作狀態(tài)、工作特性及蓄電池組的維護(hù)情況，而且具有功能多、速度快、 測量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。目前的測量系統(tǒng)大都采用RS232或RS485總線標(biāo)準(zhǔn)，采用這些標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)只能是主從式系統(tǒng).在這些系統(tǒng)中，一般設(shè)上位機(jī)為主機(jī)，由主機(jī)發(fā)出采集數(shù)據(jù)命令，前置機(jī)依次向主機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)，而前置機(jī)無法主動向主機(jī)請求發(fā)送數(shù)據(jù)。CAN總線是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而推出的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，距離可達(dá)10Km。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到IOKm時，CAN總線仍可提供高達(dá)5Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。CAN協(xié)議的一個最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上不受限制。CAN總線是一種多主機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它具有多主節(jié)點(diǎn)、高可靠性及擴(kuò)充性能好等特點(diǎn)。本專利采用了 CAN總線接口方便組成CAN總線蓄電池組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對多個蓄電池組的電壓檢測采用分散采集、集中監(jiān)控的分布式測量系統(tǒng)，以滿足對蓄電池運(yùn)行狀態(tài)的在線實(shí)時監(jiān)測的需要。本發(fā)明包括電源電路，電壓處理電路，主控電路和傳輸電路；
電源電路包括一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2、二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3和U4、接插件J1、發(fā)光管 D1、二極管D2、電感Ll和L2、電阻R2和R3、鉭電容C17、電容C4、C5、C6、C14、C15和C16。 接插件的1腳接電源電壓輸入，2腳接地。一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的1腳為輸入端，與接插件的1腳連接，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的2腳是5V電壓輸出端，與二極管D2的陰極和電感L2 的一端連接，一級電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的4腳分別與電感L2的另一端、鉭電容C17的陽極、二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的電壓3腳和二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接；一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的 3腳、5腳、二極管D2的陽極、鉭電容C17的陰極接地；二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的2腳為3. 3V 電壓輸出端，分別與電容C4的一端、電阻R2的一端和電感Ll的一端連接；電阻R2的另一端與發(fā)光管Dl的陽極連接，電感Ll的另一端為參考電壓輸出端，分別與電阻R3的一端、電容C5的一端連接，電阻R3的另一端與電容C6的一端連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的1腳、 電容C4的另一端、發(fā)光管Dl的陰極、電容C5、C6的另一端接地；二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的1 腳為-5V電壓輸出端，與電容C14的一端連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的3腳與電容C16的一端連接、5腳與電容C16的另一端連接；電容C15的一端與二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的4腳、電容C15的另一端、電容C14的另一端接地；
電壓處理電路包括16路的電壓分壓電路VI、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VlO、VII、 V12、V13、V14、V15、V16，模擬開關(guān)芯片U5、運(yùn)算放大器芯片U6，二極管D3、鉭電容C18、電容 C190 16路的電壓分壓電路完全相同，以Vl為例，包括接插件J2、電阻R13、電阻R17，接插件J2的1腳是檢測電壓輸入端，與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與分別與電阻 R17的一端、模擬開關(guān)芯片U5的9腳連接，接插件J2的2腳、電阻R17的另一端接地；模擬開關(guān)芯片U5的M腳與5V電源輸出端連接，模擬開關(guān)芯片TO的8腳、7腳、6腳、5腳、4腳、 3 腳、2 腳、23 腳、22 腳、21 腳、20 腳、19 腳、18 腳、17 腳、16 腳分別與 V2、V3、V4、V5、V6、V7、 V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16的分壓電壓輸出端連接，模擬開關(guān)U5的12腳、15 腳接地，模擬開關(guān)TO的1腳分別接電容C19的一端、鉭電容C18的陽極、二極管D3的陰極和運(yùn)算放大器芯片U6的3腳連接，電容C19的另一端、鉭電容C18的陰極、二極管D3的陽極接地，運(yùn)算放大器芯片U6的7腳接5V電壓輸出端、4腳接-5V電壓輸出端、2腳接6腳；
主控電路包括主控芯片Ul、雙列壓線座Pl、晶振Yl、按鍵Sl、電阻Rl、電容Cl、C2、C3、 C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13。主控芯片Ul的23腳與運(yùn)算放大器芯片U6的6腳連接，主控芯片Ul的15腳、16腳、17腳、18腳與模擬開關(guān)芯片的10腳、11腳、14腳、13腳連接，主控芯片Ul的82腳、81腳分別與CAN轉(zhuǎn)換芯片U7的1腳和電阻R45的另一端連接，主控芯片Ul的92腳、91腳分別與CAN轉(zhuǎn)換芯片U8的1腳和電阻R47的另一端連接；主控芯片Ul 的50腳、75腳、100腳、28腳、11腳相連接，并與電容C7、C8、C9、C10、C11的一端和3. 3V電壓輸出端連接，C7、C8、C9、C10、C11的另一端接地，主控芯片Ul的22腳與電容C12的一端、 3. 3V電壓輸出端連接，電容C12的另一端接地，主控芯片Ul的19腳與20腳連接并接地， 主控芯片Ul的21腳與參考電壓輸出端、電容C13的一端連接，電容C13的另一端接地；主控芯片的12腳與晶振電路中晶振Yl的2腳、電容Cl的一端連接，主控芯片的13腳與晶振電路中晶振Yl的1腳、電容C3的一端連接，電容C1、C3的另一端接地，主控芯片的14腳開關(guān)Reset與復(fù)位電路中按鍵的一端、電阻Rl的一端、電容C2的一端連接，按鍵的另一端與電容C2的另一端連接并接地，主控芯片Ul的90腳、77腳、72腳、76腳、89腳、14腳分別與 JTAG接口電路中雙列壓線座P1的1腳、3腳、5腳、7腳、9腳、13腳、15腳連接，雙列壓線座 Pl的1腳與2腳相連接，并與3. 3V電壓輸出端連接，雙列壓線座Pl的4腳、6腳、8腳、10 腳、12腳、14腳、16腳、18腳、20腳相連接并接地；
傳輸電路有2路相同的CAN總線電路，包括CAN收發(fā)器芯片U7、U8，接插件J18、J19，電阻R45、R46、R47、R49，電容C51、C52。CAN收發(fā)器芯片U7的7腳分別與電阻R46的一端和接插件J18的2腳連接，CAN收發(fā)器芯片U8的6腳分別與電阻R46的另一端和接插件J18 的1腳連接，CAN收發(fā)器芯片U7的3腳分別與3. 3V電壓輸出端和電容C51的一端連接，CAN 收發(fā)器芯片U7的4腳與電阻R45的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的2腳、8腳、電容C51的另一端接地；CAN收發(fā)器芯片U8的7腳分別與電阻R49的一端和接插件J19的2腳連接， CAN收發(fā)器芯片U8的6腳分別與電阻R49的另一端和接插件J19的1腳連接，CAN收發(fā)器芯片U8的3腳分別與3. 3V電壓輸出端和電容C52的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的4腳與電阻R47的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的2腳、8腳、電容C52的另一端接地；
本發(fā)明中的主控芯片U1，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3、U4，模擬開關(guān)芯片U5、運(yùn)算放大器芯片U6、CAN收發(fā)器芯片U7、U8，均采用成熟產(chǎn)品。主控芯片Ul采用 ST公司的STM32VC107，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2采用National Instruments公司的LM2576， 二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3采用Maxium公司的AMS1117，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4采用Texas Instruments公司的TPS60403，模擬開關(guān)芯片U5采用CD4067，運(yùn)算放大器芯片U6采用 Texas Instruments 公司的 0P07，CAN 收發(fā)器芯片 U7、U8 采用 Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。本發(fā)明的工作過程如下通過對正在充電的蓄電池組進(jìn)行電壓信號采集，將采集來的電壓信號進(jìn)行分壓處理，并通過模擬開關(guān)來輪流選通其中一路電壓信號，經(jīng)主控芯片 Ul進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并作為從機(jī)通過CAN總線向上位機(jī)進(jìn)行分壓后的電壓數(shù)字信號的傳輸，以供上位機(jī)實(shí)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池組運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，從而得知當(dāng)前各個所在蓄電池組的充電狀態(tài)和性能。分布式電池充電監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)如下
1.系統(tǒng)一次性可連接蓄電池組的個數(shù)為16個；
2.可檢測蓄電池組的最高電壓為33V;
3.數(shù)字電壓信號通過CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；
4.有2個CAN總線接口可供使用；
5.通過CAN總線傳輸?shù)臄?shù)字電壓信號傳輸距離可達(dá)IOkm；
6.輸入電壓范圍8、0V。本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是可重復(fù)使用本系統(tǒng)，對任意多個蓄電池組進(jìn)行實(shí)時電壓檢測并實(shí)時傳送數(shù)據(jù)，而且電壓信號的傳輸距離遠(yuǎn)，利于遠(yuǎn)程操作，極大地擴(kuò)充了蓄電池檢測技術(shù)的數(shù)量和范圍。


圖1是本發(fā)明的整體電路示意圖。
圖2是本發(fā)明的電源電路示意圖。圖3是本發(fā)明的電壓處理電路示意圖。圖4是本發(fā)明的電壓分壓電路示意圖。圖5是本發(fā)明的傳輸電路示意圖。圖6是本發(fā)明的主控電路示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括電源電路1、電壓處理電路2、主控電路3、傳輸電路4。如圖1所示，電源電路1給電壓處理電路2提供+5V與-5V電源，給主控電路3提供3. 3V電源與參考電源，給傳輸電路提供3. 3V電源。電壓處理電路2對外界電壓進(jìn)行采集和處理，電壓處理電路2將電壓信號送給主控電路3，主控電路3通過傳輸電路4與上位機(jī)通信。如圖2所示，電源電路包括一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2、二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3和U4、接插件J1、發(fā)光管D1、二極管D2、電感Ll和L2、電阻R2和R3、鉭電容C17、電容C4、C5、C6、C14、 C15和C16。其中，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2采用National Instruments公司的LM2576，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3采用Maxium公司的AMSl 117，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4采用Texas Instruments 公司的TPS60403。電源轉(zhuǎn)換芯片U2的1腳為輸入端，與8 40V電壓源輸入相連，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的 2腳為輸出端，同時并聯(lián)一個肖特基二極管D2到地，同時與功率電感L2的一端相連，電源轉(zhuǎn)換芯片的4腳，作為整個電源電路的5V電壓輸出端，連接到功率電感L2的另一端，同時與鉭電容Ci7的陽極連接，同時連接到電源轉(zhuǎn)換芯片U3的3腳，電源轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳， 電源轉(zhuǎn)換芯片的3腳、5腳、鉭電容的另一端接地；電源轉(zhuǎn)換芯片U3的1腳時輸入端，2腳接地，3腳為輸出端，為整個電源電路的3. 3V電壓輸出端，同時并聯(lián)一個電容C4到地，同時連接到電阻R2的一端、電感Ll的一端，電阻Rl的另一端與發(fā)光管Dl的一端連接，發(fā)光管Dl 的另一端接地，電感Ll的另一端作為整個電源電路的參考電壓輸出端，并連接一個電容C5 到地，同時與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端連接一個電容C6到地；電源轉(zhuǎn)換芯片U4 的2腳為輸入端，同時并聯(lián)一個電容C5到地，電源轉(zhuǎn)換芯片U4的3腳連接一個電容C16到 5腳，4腳接地，電源轉(zhuǎn)換芯片的1腳是輸出端，也作為整個電源電路的-5V電壓輸出端，同時并聯(lián)一個電容C14到地。如圖3所示，電壓處理電路包括16路的電壓分壓電路VI、V2、V3、V4、V5、V6、V7、 V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16，模擬開關(guān)芯片U5、運(yùn)算放大器芯片U6，二極管D3、 鉭電容C18、電阻C19。其中，模擬開關(guān)芯片TO采用⑶4067，運(yùn)算放大器芯片TO采用Texas Instruments 公司的 0P07。如圖4所示，該電路是電壓分壓電路的第一路VI，包括接插件J2，精密電阻R13、 R17，接插件的1腳接外部輸入檢測電壓，并連接精密電阻R13的一端，2腳接地，電阻R13的另一端連接精密電阻R17到地，同時連接到模擬開關(guān)芯片U5的9腳。精密電阻R13和R17 的阻值比例為9 :1，使連接到模擬開關(guān)芯片U5的電壓是輸入檢測電壓的十分之一，實(shí)現(xiàn)電壓分壓的目的。另外15路的電壓分壓電路與第一路Vl完全相同，如圖3所示，V2、V3、V4、 V5、V6、V7、V8、V9、V10, VII、V12、V13、V14、V15、V16 分別連接模擬開關(guān)芯片 U5 的 8 腳、7腳、6腳、5腳、4腳、3腳、2腳、23腳、22腳、21腳、20腳、19腳、18腳、17腳、16腳，從而提供
16路檢測電壓以供選通。如圖3所示，模擬開關(guān)芯片U5的24腳接5V電壓輸出端，12腳、15腳接地，10腳、 11腳、14腳、13腳分別接主控芯片Ul的15腳、16腳、17腳、18腳以供依次選通其中一路， 模擬開關(guān)芯片U5的1腳分別連接電容C19、鉭電容C18、穩(wěn)壓二極管D3到地，并連接到運(yùn)算放大器芯片U6的3腳，運(yùn)算放大器芯片U6的4腳連接到-5V電壓輸出端，7腳連接到5V電壓輸出端，運(yùn)算放大器芯片的6腳連接到2腳，并與主控芯片Ul的23腳連接，從而把16路中選通的那一路電壓數(shù)據(jù)傳送到主控芯片U1，其中運(yùn)算放大器電路作為電壓跟隨器，消除了負(fù)載變化對輸出電壓的影響。如圖5所示，傳輸電路有2路相同的CAN總線電路，包括CAN收發(fā)器芯片U7、U8， 接插件J18、J19，電阻R45、R46、R47、R49，電容C51、C52。其中，CAN收發(fā)器芯片U7、U8采用 Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。CAN收發(fā)器芯片U7的1腳接到主控芯片Ul的82腳、CAN收發(fā)器芯片U7的4腳接到電阻R45的一端，R45的另一端接到主控芯片Ul的81腳，CAN收發(fā)器芯片U7的3腳與 3. 3V電壓輸出端連接，同時并聯(lián)一個電容C51到地，CAN收發(fā)器芯片U7的2腳、8腳接地， CAN收發(fā)器芯片U7的7腳連到一個電阻R46的一端，是CANH連接端，CAN收發(fā)器芯片U7的 6腳連到電阻R46的另一端，是CANL連接端；CAN收發(fā)器芯片U8的1腳接到主控芯片Ul的 92腳、CAN收發(fā)器芯片U8的4腳接到電阻R47的一端，R47的另一端接到主控芯片Ul的91 腳，CAN收發(fā)器芯片U8的3腳與3. 3V電壓輸出端連接，同時并聯(lián)一個電容C52到地，CAN收發(fā)器芯片U8的2腳、8腳接地，CAN收發(fā)器芯片U8的7腳連到一個電阻R49的一端，是CANH 連接端，CAN收發(fā)器芯片U8的6腳連到電阻R49的另一端，是CANL連接端；傳輸電路接受來自主控芯片處理過的電壓信號，并將其通過CAN總線傳至上位機(jī)，安排2個CAN總線電路是為防止一路不通，可以又另一路備用。如圖6所示，主控電路包括主控芯片Ul、雙列壓線座Pl、晶振Yl、按鍵Sl、單排針插座P3，電阻R1、電容Cl、C2、C3、C7、C8、C9、CIO、ClU C12、C13。其中，主控芯片Ul采用 ST 公司的 STM32VC107。主控芯片Ul的90腳、77腳、72腳、76腳、89腳、14腳分別與JTAG接口電路中雙列壓線座Pl的1腳、3腳、5腳、7腳、9腳、13腳、15腳連接，雙列壓線座Pl的1腳與2腳相連接，并與3. 3V電壓輸出端連接，，雙列壓線座Pl的4腳、6腳、8腳、10腳、12腳、14腳、16腳、 18腳、20腳相連接并接地。主控芯片Ul的94腳是Β00Τ0端，接單排針插座的P3的2腳， 單排針插座P3的3腳與3. 3V電壓輸出端連接，1腳接地，這樣當(dāng)單排針插座P3的1腳與2 腳連接，即Β00Τ0置低電平時，就能使用JLink插上JTAG接口電路進(jìn)行程序的燒錄與調(diào)試； 主控芯片Ul的12腳、13腳與晶振電路的25M晶振Yl的兩端連接，同時晶振Yl的一端連接一個電容Cl到地，晶振Yl的另一端連接一個電容C3到地；主控芯片Ul的14腳是開關(guān) Reset，連接到復(fù)位電路中的按鍵Sl的一端，電阻Rl的一端，電容C2的一端，電阻Rl的另一端接到3. 3V電壓輸出端，按鍵Sl的另一端與電容C2的另一端連接并接地；主控芯片Ul 的50腳、75腳、100腳、28腳、11腳相連接，并與3. 3V電壓輸出端連接，同時連接電容C7、 C8、C9、CIO、Cll到地，用以對主控芯片的供電電壓進(jìn)行濾波；主控芯片Ul的22腳與3. 3V 電壓輸出端連接，同時連接電容C12到地，主控芯片Ul的19腳與20腳連接并接地，主控芯片Ul的21腳與參考電壓輸出端連接，同時連接電容C13到地。主控電路接受來自電壓處理電路的依次選通的每一路分壓電壓信號，主控芯片Ul自帶有12位精度的A/D轉(zhuǎn)換器，對分壓模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并給予10倍倍乘，回復(fù)原先電壓值，再將此電壓信號通過CAN 傳輸電路進(jìn)行傳輸。 綜上所述，本發(fā)明涉及的系統(tǒng)可搭載到任意具備搭載條件的供電設(shè)備中，可對多達(dá)16路的充電電池進(jìn)行實(shí)時充電電壓的檢測，并可通過CAN總線進(jìn)行長達(dá)IOKm的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，這樣就可在遠(yuǎn)距離的控制端實(shí)時掌握供電設(shè)備的電池充電狀況，并及時發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)的問題，為及時給予設(shè)備檢修提供了可能。
權(quán)利要求
1.分布式蓄電池組充電監(jiān)測系統(tǒng)，包括電源電路，電壓處理電路，主控電路和傳輸電路，其特征在于所述的電源電路包括一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2、二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3和二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4、接插件J1、發(fā)光管D1、二極管D2、電感Ll和L2、電阻R2和R3、鉭電容C17、電容C4、 電容C5、電容C6、電容C14、電容C15和電容C16 ；接插件的1腳接電源電壓輸入，2腳接地； 一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的1腳為輸入端，與接插件的1腳連接，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的2腳是5V電壓輸出端，與二極管D2的陰極和電感L2的一端連接，一級電壓轉(zhuǎn)換芯片U2的4腳分別與電感L2的另一端、鉭電容C17的陽極、二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的電壓3腳和二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接；一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2的3腳、5腳、二極管D2的陽極、鉭電容C17 的陰極接地；二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的2腳為3. 3V電壓輸出端，分別與電容C4的一端、電阻R2的一端和電感Ll的一端連接；電阻R2的另一端與發(fā)光管Dl的陽極連接，電感Ll的另一端為參考電壓輸出端，分別與電阻R3的一端、電容C5的一端連接，電阻R3的另一端與電容C6的一端連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3的1腳、電容C4的另一端、發(fā)光管Dl的陰極、電容C5、C6的另一端接地；二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的1腳為-5V電壓輸出端，與電容C14的一端連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的3腳與電容C16的一端連接、5腳與電容C16的另一端連接；電容C15的一端與二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4的4腳、電容C15的另一端、電容C14的另一端接地；所述的電壓處理電路包括16路的電壓分壓電路Vl、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VlO、 V11、V12、V13、V14、V15、V16，模擬開關(guān)芯片U5、運(yùn)算放大器芯片U6，二極管D3、鉭電容C18、 電容C19 ；16路的電壓分壓電路完全相同，每路電壓分壓電路均包括接插件J2、電阻R13和電阻R17，接插件J2的1腳是檢測電壓輸入端，與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與分別與電阻R17的一端、模擬開關(guān)芯片U5的9腳連接，接插件J2的2腳、電阻R17的另一端接地；模擬開關(guān)芯片U5的M腳與5V電源輸出端連接，模擬開關(guān)芯片U5的8腳、7腳、 6腳、5腳、4腳、3腳、2腳、23腳、22腳、21腳、20腳、19腳、18腳、17腳、16腳分別與V2、V3、 V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、VII、V12、V13、V14、V15、V16 的分壓電壓輸出端連接，模擬開關(guān) U5的12腳、15腳接地，模擬開關(guān)U5的1腳分別接電容C19的一端、鉭電容C18的陽極、二極管D3的陰極和運(yùn)算放大器芯片U6的3腳連接，電容C19的另一端、鉭電容C18的陰極、 二極管D3的陽極接地，運(yùn)算放大器芯片U6的7腳接5V電壓輸出端、4腳接-5V電壓輸出端、2腳接6腳；所述的主控電路包括主控芯片U1、雙列壓線座P1、晶振Y1、按鍵Si、電阻R1、電容Cl、 電容C2、電容C3、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C12和電容C13 ；主控芯片Ul的23腳與運(yùn)算放大器芯片U6的6腳連接，主控芯片Ul的15腳、16腳、17腳、18腳與模擬開關(guān)芯片的10腳、11腳、14腳、13腳連接，主控芯片Ul的82腳、81腳分別與CAN轉(zhuǎn)換芯片U7的1腳和電阻R45的另一端連接，主控芯片Ul的92腳、91腳分別與CAN轉(zhuǎn)換芯片U8的1腳和電阻R47的另一端連接；主控芯片Ul的50腳、75腳、100腳、28腳、11腳相連接，并與電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容Cll的一端和3. 3V電壓輸出端連接，電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容Cll的另一端接地，主控芯片Ul的22腳與電容C12 的一端、3. 3V電壓輸出端連接，電容C12的另一端接地，主控芯片Ul的19腳與20腳連接并接地，主控芯片Ul的21腳與參考電壓輸出端、電容C13的一端連接，電容C13的另一端接地；主控芯片的12腳與晶振電路中晶振Yl的2腳、電容Cl的一端連接，主控芯片的13 腳與晶振電路中晶振Yl的1腳、電容C3的一端連接，電容Cl、電容C3的另一端接地，主控芯片的14腳開關(guān)Reset與復(fù)位電路中按鍵的一端、電阻Rl的一端、電容C2的一端連接， 按鍵的另一端與電容C2的另一端連接并接地，主控芯片Ul的90腳、77腳、72腳、76腳、89 腳、14腳分別與JTAG接口電路中雙列壓線座Pl的1腳、3腳、5腳、7腳、9腳、13腳、15腳連接，雙列壓線座Pl的1腳與2腳相連接，并與3. 3V電壓輸出端連接，雙列壓線座Pl的4 腳、6腳、8腳、10腳、12腳、14腳、16腳、18腳、20腳相連接并接地；傳輸電路有兩路相同的CAN總線電路，包括CAN收發(fā)器芯片U7、U8，接插件J18、接插件J19，電阻R45、電阻R46、電阻R47、電阻R49，電容C51、電容C52 ；CAN收發(fā)器芯片U7的7 腳分別與電阻R46的一端和接插件J18的2腳連接，CAN收發(fā)器芯片U8的6腳分別與電阻 R46的另一端和接插件J18的1腳連接，CAN收發(fā)器芯片U7的3腳分別與3. 3V電壓輸出端和電容C51的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U7的4腳與電阻R45的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的2腳、8腳、電容C51的另一端接地；CAN收發(fā)器芯片U8的7腳分別與電阻R49的一端和接插件J19的2腳連接，CAN收發(fā)器芯片U8的6腳分別與電阻R49的另一端和接插件 J19的1腳連接，CAN收發(fā)器芯片U8的3腳分別與3. 3V電壓輸出端和電容C52的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的4腳與電阻R47的一端連接，CAN收發(fā)器芯片U8的2腳、8腳、電容C52的另一端接地；所述的主控芯片Ul采用ST公司的STM32VC107，一級電源轉(zhuǎn)換芯片U2采用National Instruments公司的LM2576，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U3采用Maxium公司的AMSl 117，二級電源轉(zhuǎn)換芯片U4采用iTexas Instruments公司的TPS60403，模擬開關(guān)芯片U5采用CD4067，運(yùn)算放大器芯片U6采用Texas Instruments公司的0P07，CAN收發(fā)器芯片U7、U8采用Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式蓄電池組充電監(jiān)測系統(tǒng)。現(xiàn)有的裝置布線多且線路長，既浪費(fèi)人力物力又容易引入干擾。本發(fā)明通過對正在充電的蓄電池組進(jìn)行電壓信號采集，將采集來的電壓信號進(jìn)行分壓處理，并通過模擬開關(guān)來輪流選通其中一路電壓信號，經(jīng)主控芯片U1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并作為從機(jī)通過CAN總線向上位機(jī)進(jìn)行分壓后的電壓數(shù)字信號的傳輸，以供上位機(jī)實(shí)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池組運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，從而得知當(dāng)前各個所在蓄電池組的充電狀態(tài)和性能。本發(fā)明對任意多個蓄電池組進(jìn)行實(shí)時電壓檢測并實(shí)時傳送數(shù)據(jù)，而且電壓信號的傳輸距離遠(yuǎn)，利于遠(yuǎn)程操作，極大地擴(kuò)充了蓄電池檢測技術(shù)的數(shù)量和范圍。
文檔編號G08C19/00GK102353906SQ20111018925
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者葉益陽, 徐勤利, 蔡文郁 申請人:杭州電子科技大學(xué)