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一种串联蓄电池组电压巡检仪的设计

宣布时间 :2019/11/19阅读次数:3607次

1序文

救急 电源多接纳蓄电池提供动力 ,为了取得 足够高的电压通常接纳多块电池串联的方式举行 事情,例如用24、32或48节铅酸蓄电池组成。电池组的失效 往往是从单块电池失效 最先 的,特别 关于 运用 时间 较长但又不凌驾运用 限期 的电池组,依赖 维护职员 的一样往常 反省 既耗时又倒运 便 ,也不切合现代 管理 的需求 。是以 ,关于 单块电池的电压举行 自动巡检,以便实时发现效果 ,就变得极为主要 。而对电池组单块电池电压举行 丈量存在以下主要 手艺 难点。

(1)从降低本钱 角度思量 可接纳多路选择方式丈量,可是 其电压规模赶过 了尺度模仿 [1]开关产品 的事情电压规模而接纳机械继电器将在速率 、运用 寿命、事情的牢靠 性方面都难以令人知足 。

(2)为确保丈量的精度,单元电池接纳悬浮丈量,系统 设计时要思量 信号搜罗 电路与信号处置赏罚 电路接纳有用 的电气隔离。

(3)因为 电池组串联电池数的增添 ,丈量电路的功耗难于降低。海外 已有许多关于单个单元电池的端电压侧丈量要领的提出,结构 电阻网络提取电压、继电器切换和V/F转换无触点采样提取电压。

2串联电池组丈量要领

2.1电阻网络提取电压

从实际 上剖析 这种要领是可行的,但在理想 中却难以完成 。好比,24节标称电压为12V蓄电池,单节电池实验 精度为O.5%的实验 系统 ,单节电池实验 相对 误差为±60mV,24节串联积聚 的相对 误差可达1.44V,显然,其相对 误差可抵达 12%,这在救急 电源监控系统 中经常 会形成 误报警,以是 不行 知足 救急 电源监控系统 的要求。

2.2继电器切换提取电压[2]

传统的竞赛 成熟的实验 要领是用继电器和大的电解电容做隔离处置赏罚 ,基底子 理如图1所示。

其基本 的实验 原理是:首先将继电器紧闭 到A区,对电解电容充电;丈量时把继电器紧闭 到B区,将电解电容和蓄电池隔脱离 来,因为 电解电容维持 有该蓄电池的电压信号,是以 ,实验 局限 只需测电解电容上的电压,即可取得 照应 的蓄电池电压。此要领具有原理简朴 、造价低的低贱 。可是 因为 继电器存在着机械举动 慢,运用 寿命高等 缺陷,实际 证明 ,凭证 这一原理完成 的检测装置 在速率 、运用 寿命、事情的牢靠 性方面都难以令人知足 。为处置 下面 效果 可将机械继电器改用光耦继电器,这样无需外加电解电容提高 了牢靠 性,速率 和运用 寿命也随之抵达 要求,但相对 本钱 要大大提高 。2.3V/F转换无触点采样提取电压

V/F转换无触点采样提取电压要领虽有提出,可是 如今 还没有运用 到处置 较多电池串联后单体电压丈量中,本文就借助V/F转换要领,思量 前面 提出的单元电池电压丈量电路设计存在的主要 手艺 难点,设计了一套单元电池电压丈量系统 。3单元电池电压丈量系统 的全体 完成 方案

在本系统 中主要 完成以下几方面的成效 。其总体完成 如图2所示。

3.1事情原理

信号搜罗 接纳V/F转换的要领,单元电池接纳划分采样,取单元电池的端电压经分压(降低功耗)后作为V/F转换的输入 ,分压电阻的疏散性可经过 V/F转换电路调整。V/F转换信号输入 经过 光电隔离器件送到模仿 开关,处置赏罚 器经过 控制模仿 开关搜罗 频率信号。数据搜罗 电路与数据处置赏罚 电路接纳光电隔离和变压器隔离手艺 ,完成 了两者之间电气上的隔离。

零件 设计从功耗和仪表机械外形 思量 ,对电路的结构 做了处置赏罚 ,搜罗 电路搜罗 和处置赏罚 脱离 设计,每块搜罗 板可搜罗 8路电池电压信号最为搜罗 局限 ,可凭证 所要丈量的电池数利便 地选择搜罗 板块数。另设计一块主板,经过 扁平导线将每块搜罗 板与主板毗邻 ,一致 对搜罗 到的信号举行 处置赏罚 。零件 供电直流5V,V/F转换供电接纳开关电源将5V直流经过 DC/DC模块逆变成 V/F转换电路电源(前面 说明 ),因为 下面 电路结构 的特殊设计,每块搜罗 板的供电可控,可浪费 零件 功耗。

4数据通讯

巡检仪中用到并行、串行、485接口[3]3种通讯 方式完成 数据通讯 ,通讯 原理如图3所示,主板接纳双CpU,划分仔细 数据处置赏罚 和远传通讯 ,他们之直接 纳了直接并行通讯 举行 数据传输,完成 简朴 并能抵达 传输数据的需求 ;485接口的运用 是为了可以 将搜罗 到的数据远传到pC机;为简化巡检仪接线,巡检仪接纳了分体式结构 ,运用 串行通讯 方式将数据经过 一根屏障 线送仪表显示单片机。几种通讯 方式的合理运用 利便 了安设 ,并或许略高了巡检仪运转 的牢靠 性。

5电源设计
5.1零件 供电

设计中零件 供电接纳集成开关稳压电源提供5V直流,这样可以知足 设计电源的分歧 性。

5.2V/F转换供电
因为 设计中每节蓄电池都需求 独自 的V/F转换电路,而每个压频转换电路都需求 独自 的电源,综合采样电压要求和对零件 功耗的思量 ,因为 采样电压送到V/F转换电路前已经举行 了分压处置赏罚 ,以是 只需供电,基于以上的思量 ,可经过 将5V电源逆变的要领完成 ,设计电源原理如图4所示。

每块搜罗 板需求 提供8路直流10V供电电源,因为 V/F转换供电只需知足 比丈量电压高,10V供电输入 不需求 稳压处置赏罚 就可以 知足 要求。

6结论
(1)接纳V/F转换的丈量要领处置 了电池组串联高电位与丈量电路需求 共地的矛盾。(2)对单电池直接采样,可空虚 保险 丈量的精度。(3)仪表接纳分体式(把丈量和显示脱离 )接口有益 于仪表的安设 。(4)光电隔离提高 了丈量电池组的才干 。(5)几种数据通讯 的勾搭 ,使每个CpU分工明白 ,提高 了仪表运转 的牢靠 性。(6)接纳高频升压电源为V/F转换采样电路供电,既处置 了多路供电的需求 ,又增加 了供电变压器的体积。