專利名稱：蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電信號采集系統(tǒng)，尤其是一種對蓄電池電壓信號進行智能化數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術：
電動自行車蓄電池大部分是三只或四只串聯(lián)使用，要求同組的三只或四只 蓄電池容量在使用過程中保持一致，這就要求蓄電池在生產(chǎn)過程中對蓄電池進 行分類配組，目前國內(nèi)的電池廠家都是在蓄電池放電到一定的時間時，人工用 萬用表逐個測量蓄電池電壓，根據(jù)蓄電池的放電時間和放電末的電壓值，對蓄 電池進行分類再配組，這些全部由人工操作，測量終止電壓用工多、誤差大、 時間差異大、產(chǎn)品質量差異大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的缺點，旨在提供一種全自動充放電電腦數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，它能在蓄電池充放電過程中自動巡檢采集電池電壓，充放電結束后通過 對所采集的數(shù)據(jù)自動運算終止電壓差對蓄電池組合一致性進行判定配組的。
為了解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括若干蓄電池、至少一個充電 機、至少一個數(shù)據(jù)采集電路和上層監(jiān)控設備，所述的上層監(jiān)控設備的一路輸出 接充電機的輸入，充電機的輸出接各蓄電池的正負極兩端，各蓄電池的正負極 作為電壓信號輸出接數(shù)據(jù)采集電路的輸入，數(shù)據(jù)采集電路的輸入輸出分別接上 層監(jiān)控設備的對應輸入輸出。
其中，所述的蓄電池放置于充電架上；
所述的數(shù)據(jù)采集電路包括AD轉換電路U9，單片機電路U7，光電隔離電路U4、 U5和總線接口電路U6，蓄電池正負極電壓反饋信號BF+、 BF-接AD轉換電路U9 的輸入，U9的輸出接單片機電路U7的輸入，單片機電路U7的輸出通過光電隔 離電路U4、 U5與總線接口電路U6雙向連接，U6的輸入輸出作為數(shù)據(jù)采集電路 的串行數(shù)據(jù)輸入輸出接上層監(jiān)控設備；
在蓄電池的電壓信號輸出與AD轉換電路的輸入之間接有隔離放大電路U8，U8的輸入端接蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-， U8的輸出端通過電阻R60、 R61
和電容C9、 CIO、 C11接AD轉換電路U9的輸入；
所述的數(shù)據(jù)采集電路的總線接口電路U6為CAN總線接口電路； 所述的數(shù)據(jù)采集電路采用電池巡檢法監(jiān)測蓄電池的電壓信號； 所述的上層監(jiān)控設備一路輸出接通訊板，通訊板的輸出接充電機的輸入； 所述的上層監(jiān)控設備包括至少一個的中位機和一臺上位機，中位機通過以
太交換器與上位機相連。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明在充放電過程中自動巡檢采集數(shù)據(jù)，同時具有監(jiān)測電壓、恒流放電 及容量分析功能，能夠精確可靠的對蓄電池組合一致性進行判定配組，并以與 充電架電池擺放順序相一致打印出配組結果，操作者僅需按順序撕下配組編號， 貼于相應的電池上即可。本發(fā)明避免了在充放電結束后人工測量并記錄終止電 壓所耗費的大量勞動，具有配組精確可靠、勞動強度低、工作效率高的優(yōu)點。


圖l為本發(fā)明的結構框圖。
圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集電路中AD轉換電路實現(xiàn)電路圖。
圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集電路中單片^l電路、光電隔離電路、總線接口電 路實現(xiàn)電路圖。
圖4為本發(fā)明蓄電池與數(shù)據(jù)采集電路的部分接線圖。
圖5為本發(fā)明實現(xiàn)采集單體電壓信號的部分電路圖。
具體實施例方式
下邊結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細表述 如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括置于充電架上的若干蓄電池、至少一個充電機、 至少一個數(shù)據(jù)采集電路和上層監(jiān)控設備，所述的上層監(jiān)控設備的一路輸出接充 電機的輸入，充電機的輸出接各蓄電池的正負極兩端，各蓄電池的正負極作為 電壓信號輸出接數(shù)據(jù)采集電路的輸入，數(shù)據(jù)采集電路的輸入輸出分別接上層監(jiān) 控設備的對應輸入輸出。
如圖2、圖3所示，所述的數(shù)據(jù)采集電路包括AD轉換電路U9(型號為ADS1255)， 單片機電路U7 (型號為M430F135)，光電隔離電路(型號為TLP113) U4、 U5和總線接口電路U6 (型號為TJA1050)，蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-接AD轉換 電路U9的輸入，U9的輸出接單片機電路U7的輸入，單片機電路U7的輸出通過 光電隔離電路U4、 U5與總線接口電路U6 (采用型號為TJA1050的CAN接口)雙 向連接，U6的輸入輸出作為數(shù)據(jù)采集電路的串行數(shù)據(jù)輸入輸出接上層監(jiān)控設備 所述的數(shù)據(jù)采集電路采用電池巡檢法監(jiān)測蓄電池的電壓信號；
在蓄電池的輸出與AD轉換電路的輸入之間接有隔離放大電路U8(型號為 A7840), U8的輸入端接蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-， U8的輸出端通過電阻 R60、 R61和電容C9、 CIO、 Cll接AD轉換電路U9的輸入；
所述的數(shù)據(jù)采集電路的總線接口電路U6為CAN總線接口電路；
所述的數(shù)據(jù)采集電路采用電池巡檢法監(jiān)測蓄電池的電壓信號；
所述的上層監(jiān)控設備一路輸出接通訊板(采用小型局域網(wǎng)常用的通訊電 路)，通訊板的輸出接充電機的輸入；
所述的上層監(jiān)控設備包括至少一個的中位機和一臺上位機，中位機通過以 太交換器(型號為TL-SF1008+)與上位機相連，中位機和上位機為普通的PC機。
整個運行過程為加酸后的蓄電池運輸至充電架上，按每路24只排好，每 路蓄電池按順序接線，充電機與各蓄電池通過導線連接，充電機通過通訊板接 收中位機下達的對電池組進行充放電的控制信號，首先將蓄電池充滿到相同的 電壓(可以為2V)，然后對蓄電池同時進行恒流放電。接下來如圖2、 4、 5所示， 數(shù)據(jù)采集電路與充電架上的各蓄電池通過導線連接，每24只蓄電池的電壓輸出 信號一路通過電壓采集輸入線與數(shù)據(jù)采集電路上的25針插頭Jl 一一連接，另 一路作為蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-與隔離放大電路U8連接，所述的數(shù)據(jù)采 集電路捕捉單體蓄電池對于放電信號的電壓反饋BF+、 BF-。數(shù)據(jù)采集電路以組 為單位，每組最多接六路電池，各組的數(shù)據(jù)采集電路之間采用RS485接口進行 連接，充電機可對一組蓄電池同時進行充放電。
電池充放電過程中數(shù)據(jù)采集電路自動巡檢采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集電路在使用 時配合控制軟件使用。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集電路中軟件設計包括兩部分，數(shù)據(jù)采 集部分和數(shù)據(jù)通信部分數(shù)據(jù)采集部分主要對單電池電壓分時掃描采集，單片 機接收來自中位機下達的上位機的指令，如上位機根據(jù)充、放電工藝設定采集 時間間隔，可以為2秒，即每隔2秒測一下所有單體蓄電池電壓，并將每次采集的數(shù)據(jù)放入單片機預定的緩存中；數(shù)據(jù)通信部分中單片機將采集的數(shù)據(jù)進行 協(xié)議封裝，然后通過CAN總線接口將采集的數(shù)據(jù)傳送至中位機數(shù)據(jù)存儲單元中 存儲，同時CAN總線接口負責將從中位機接收到的指令進行協(xié)議解析，以獲取 相關的命令信息，通過單片機執(zhí)行相關的指令，完成了數(shù)據(jù)采集電路與中位機 和上位機的信息交換。
如圖2、圖3所示，數(shù)據(jù)采集電路將采集到的單體蓄電池電壓信號BF+、 BF-分別接隔離放大電路U8的2、 4腳，隔離放大電路外接電阻R59使其正常完成 工作，單體蓄電池電壓信號經(jīng)過隔離、放大、濾波、限幅后，從U8的6、 7腳 輸出通過電阻R60、 R61和電容C9、 CIO、 Cll接AD轉換電路U9的10、 11腳， 為了使AD轉換電路正常完成工作，U9還外接電阻R65、 R62、 R63，本發(fā)明的AD 轉換電路選擇芯片ADS1255為24位模數(shù)轉換器，保證了數(shù)據(jù)轉換時的精確性， AD轉換電路U9將單體蓄電池電壓的模擬量分時轉換為對應的數(shù)字量并通過弓I腳 1、 2、 3輸出到單片機電路U7的1、 2、 3腳。
為了使U7正常完成工作，其引腳1-5通過外接電阻R66-R70接芯片工作電 壓VDD，即3.3V;為了完成數(shù)據(jù)采集電路與中位機和上位機之間的通信，單片 機電路U7的RXD腳與光電隔離電路U5的4腳相連，CAN總線接口電路U6的4 腳通過限流保護電阻R56與光電隔離電路U5的2腳相連，為了使U5正常完成 工作，U5的3腳接地，U5的5腳與電源'3.3V連接，CAN總線接口電路U6接收 中位機轉發(fā)的上位機下達的命令，如上位機根據(jù)充、放電工藝設定采集時間間 隔為2秒的命令，此串行數(shù)據(jù)信號通過隔離電路U5光電隔后送到單片機電路U7 中，單片機電路U7執(zhí)行相應的命令，串行輸入的數(shù)據(jù)通過隔離電路，達到輸入 隔離的效果。
所述單片機電路U7的TXD腳通過限流保護電阻R53與光電隔離電路U4的2 腳相連，U4的4腳作為光電隔離電路U4的輸出通過限流保護電阻R54與CAN總 線接口電路U6的1腳相連，為了使U4正常完成工作，其腳1與電源3. 3V連接， 其腳5與U5的腳1連接，CAN總線接口電路U6將數(shù)據(jù)采集電路每隔2秒測得的 所有單體蓄電池電壓數(shù)據(jù)，以串行通信的方式發(fā)送到中位機的數(shù)據(jù)存儲單元中， 完成數(shù)據(jù)采集電路與中位機之間的通信，串行輸出的數(shù)據(jù)通過隔離電路，達到 輸出隔離的效果。單片機電路U7的另一路輸出通過三個74LS138譯碼器U1、 U2、 U3級聯(lián)擴展 成24線譯碼器輸出低電平有效的電壓信號Yl-Y24,電壓信號Yl-Y24接到如圖 5所示的各模數(shù)化插座AC30的4腳，各AC30的1腳通過上拉電阻R49接電源+5V， 各AC30的腳5、 6接單體蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-，使數(shù)據(jù)采集電路有效 的采集到各蓄電池的單體電壓信號。
當充放電結束后，中位機采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)交換器自動輸入上位機，上 位機根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行單電池數(shù)據(jù)曲線分析、單電池數(shù)據(jù)對比分析、電壓為 條件按時間和安時(AH)數(shù)排序、根據(jù)以時間為條件按電壓值配組。然后通過 上位機選擇帶有不同顏色不干膠貼紙一一對應以時間為條件按電壓值配組的電 池，最后通過電腦自動生成報表。打印機接入上位機，可負責接受來自上位機 的數(shù)據(jù)分析、電池配組信息、上位機的其它數(shù)據(jù)的打印工作，打印出配組報表 進行配組。
上位計算機負責充、放電工藝的編制、下傳、充電機采集機工作情況的實 時監(jiān)控、采集數(shù)據(jù)的上傳、數(shù)據(jù)分析、自動配組等工作，上位機通過工業(yè)以太 網(wǎng)與系統(tǒng)中位機通訊。
中位機接受來自上位機的各種信息，負責通訊變換并與數(shù)據(jù)采集電路、充 電機進行通訊。
當被檢測的蓄電池數(shù)量更多時，只需增加相應的充電架、充電機和數(shù)據(jù)采 集電路的數(shù)量即可，工作原理和過程與前述相同。
權利要求
1、一種蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括若干蓄電池、至少一個充電機、至少一個數(shù)據(jù)采集電路和上層監(jiān)控設備，所述的上層監(jiān)控設備的一路輸出接充電機的輸入，充電機的輸出接各蓄電池的正負極兩端，各蓄電池的正負極作為電壓信號輸出接數(shù)據(jù)采集電路的輸入，數(shù)據(jù)采集電路的輸入輸出分別接上層監(jiān)控設備的對應輸入輸出。
2、 根據(jù)權利要求l所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于所述的蓄電池設置在充電架上。
3、 根據(jù)權利要求l所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集電路包括AD轉換電路U9，單片機電路U7，光電隔離電路 U4、 U5和總線接口電路U6，蓄電池正負極電壓反饋信號BF+、 BF-接AD轉換電 路U9的輸入，U9的輸出接單片機電路U7的輸入，單片機電路U7的輸出通過光 電隔離電路U4、 U5與總線接口電路U6雙向連接，U6的輸入輸出作為數(shù)據(jù)采集電路的串行數(shù)據(jù)輸入輸出接上層監(jiān)控設備。
4、 根據(jù)權利要求3所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于:在蓄電池的電壓信號輸出與AD轉換電路的輸入之間接有隔離放大電路U8， U8的輸入端接蓄電池電壓反饋信號BF+、 BF-， U8的輸出端通過電阻R60、 R61 和電容C9、 CIO、 C11接AD轉換電路U9的輸入。
5、 根據(jù)權利要求3所述的全自動充放電電腦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于 所述的數(shù)據(jù)采集電路的總線接口電路U6為CAN總線接口電路。
6、 根據(jù)權利要求l所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于所述的數(shù)據(jù)采集電路采用電池巡檢法監(jiān)測蓄電池的電壓信號。
7、根據(jù)權利要求l所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于所述的上層監(jiān)控設備一路輸出接通訊板，通訊板的輸出接充電機的輸入。
8、根據(jù)權利要求l所述的蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征 在于所述的上層監(jiān)控設備包括至少一個的中位機和一臺上位機，中位機通過以太交換器與上位機相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了蓄電池全自動充放電智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括若干蓄電池、至少一個充電機、至少一個數(shù)據(jù)采集電路和上層監(jiān)控設備，所述的上層監(jiān)控設備的一路輸出接充電機的輸入，充電機的輸出接各蓄電池的正負極兩端，各蓄電池的正負極作為電壓信號輸出接數(shù)據(jù)采集電路的輸入，數(shù)據(jù)采集電路的輸入輸出分別接上層監(jiān)控設備的對應輸入輸出。本發(fā)明在充放電過程中自動巡檢采集數(shù)據(jù)，并以與充電架電池擺放順序相一致打印出配組結果，操作者僅需按順序撕下配組編號，貼于相應的電池上即可。本發(fā)明避免了在充放電結束后人工測量并記錄終止電壓所耗費的大量勞動，具有配組精確可靠、勞動強度低、工作效率高的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/36GK101430368SQ20081019658
公開日2009年5月13日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權日2008年9月12日
發(fā)明者任安福, 方明學 申請人:張?zhí)烊?br>