一种蓄电池检测及均衡系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：包括上位机和与上位机连接的多组检测及均衡单元，所述每组检测及均衡单元与多只电池连接；所述检测及均衡单元包括单片机和与单片机电连接的A/D及总线接口模块、均衡放电电路和通讯接口，所述A/D及总线接口模块输入端与信号滤波电路输出端连接，所述信号滤波电路输入端与电池连接，所述电池还与均衡放电电路输出端连接，所述上位机通过通讯接口与单片机连接。本实用新型专利技术的电池组无论处于充电、放电还是静置状态，都能实现电池的自动均衡，均衡效果好，且均衡电流可控，大大延长了电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及蓄电池
，尤其涉及一种蓄电池检测及均衡系统。
技术介绍
随着科技的发展，免维护铅酸蓄电池已广泛应用于铁路机车上，其作为机车控制电路的后备电源，主要为启动内燃机车柴油机和电力机车升弓受流前的准备工作提供电流，同时也为机车控制电路主电源故障时提供后备电源，维持机车故障运行。蓄电池的性能及寿命直接影响到机车的安全运行，因此对蓄电池的维护至关重要。不可避免的是蓄电池在使用过程中会产生容量的不一致和性能差异，造成后期成组使用时某些电池易出现过充和过放，严重影响整组电池的寿命。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是提供一种蓄电池检测及均衡系统，以解决现有技术的不足。为实现上述目的，本技术提供了一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：包括上位机和与上位机连接的多组检测及均衡单元，所述每组检测及均衡单元与多只电池连接；所述检测及均衡单元包括单片机和与单片机电连接的A/D及总线接口模块、均衡放电电路和通讯接口，所述A/D及总线接口模块输入端与信号滤波电路输出端连接，所述信号滤波电路输入端与电池连接，所述电池还与均衡放电电路输出端连接，所述上位机通过通讯接口与单片机连接。上述的一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：所述单片机采用PIC16F628A单片机。上述的一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：所述A/D及总线接口模块采用电池监测芯片DS2438。上述的一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：所述均衡放电电路包括三极管T2以及MOS管M1、M2，所述三极管T2的基极通过电阻R25与单片机连接，所述三极管T2的集电极通过电阻R17连接MOS管M1栅极，所述三极管T2的集电极还通过电阻R29、电阻R30连接MOS管M2栅极，所述MOS管M1、M2漏极均连接一段锰铜丝，所述锰铜丝连接保险丝，所述三极管T2发射极和MOS管M1、M2的源极接地。本技术的有益效果是：本技术的电池组无论处于充电、放电还是静置状态，都能实现电池的自动均衡，均衡效果好，且均衡电流可控，大大延长了电池使用寿命。以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本技术的系统结构示意图。图2是本技术的检测及均衡单元框图。图3是本技术的均衡放电电路的原理图。图4是本技术的均衡闭环回路的原理图。具体实施方式如图1所示，一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：包括上位机1和与上位机连接的多组检测及均衡单元2，所述每组检测及均衡单元2与多只电池3连接；所述检测及均衡单元2包括单片机21和与单片机21电连接的A/D及总线接口模块23、均衡放电电路25和通讯接口24，所述A/D及总线接口模块23输入端与信号滤波电路22输出端连接，所述信号滤波电路22输入端与电池3连接，所述电池3还与均衡放电电路25输出端连接，所述上位机1通过通讯接口24与单片机21连接。如图1所示，系统由一台PC机（上位机）与多组检测及均衡单元组成，可以同时对多只电池进行检测及均衡。PC机通过一块PCI-485卡的2个COM口分两组同多只电池进行通讯。PC机采用巡查的工作方式自动对多只电池的电压及状态进行循环检测，自动对其均衡并及时发出报警信息。本系统采用的PIC16F628A单片机是由美国Microchip公司的8位CMOS闪存单片机，其采用了Microchip所特有的纳瓦技术，具有多用途、低成本、高性能和全静态的特点。由于采用哈佛双总线和两级指令流水线结构，使指令执行和取指操作同步进行，因而可达到很高的执行速度。PIC16F628A有2Kx14的程序寄存器和224字节的数据存储器，且具有128字节的EEPROM，存放于此的数据不会在掉电时丢失。18引脚的PIC16F628A具有16个独立方向控制的I/O引脚，2个模拟比较器，3个定时/计数器及2个捕捉/比较／PWM模块,还有时钟、复位、看门狗定时器等。由于该单片机具有非常丰富的资源，使硬件电路得到简化，从而降低成本。图2所示为检测及均衡单元控制框图。系统采用专业的电池监测芯片DS2438对电池的电压进行检测。电池电压经过滤波电路进入DS2438，经过A/D转换，结果通过单总线输入到PIC中。DS2438片内集成有l0位A／D转换器，可以检测当前电池的电压值。测量范围是0～10V，分辨率为0.01V，对于2V电池来说，最大检测误差为±0.01V，该A/D温度特性比较好，从－40℃到＋70℃均保持了良好的温度稳定性。系统对多只电池电压进行检测，并计算出这多只电池的平均电压，当某只电池的电压值与平均电压值的差大于均衡偏移量时，系统将自动对其进行均衡放电，以缓解这只电池电压过高造成整组电池性能的不一致性。如图3所示，为均衡放电电路的原理图。单片机通过给DISCH端高低电平来控制MOS管的开通和关断，从而实现了对电池的均衡放电。具体原理：当PIC的RB0输出为高电平“1”时，即三极管T2的门极DISCH电位为高，此时三极管不满足开通条件，处于截止状态，这样就使得三极管的E极电压钳位在高电平，从而使MOS管的栅极电压大于MOS管的开通电压，MOS管导通，电池开始均衡；相反，当PIC的RB0输出为低电平“0”时，T2门极DISCH电位为低，三极管符合开通条件，T2处于导通状态，此时T2的E极被拉至低位，即MOS管栅极电位为低，不符合导通条件，MOS管处于截止状态，均衡停止。均衡放电时MOS管工作在线性区，表现为电阻特性，图中用两组MOS管并联可以保证通过更大的均衡电流，同时有利于散热，使均衡的效果更好，并且在放电回路中串联了保险管，使均衡更加安全。在保险管和MOS管的漏极(D极)之间串联了一段锰铜丝，其阻值为3mΩ，作为采样电阻来使用。如图4所示，BAT+FA和MOS_D接在锰铜丝的两端，这样均衡电路的放电电流就转化为锰铜丝的电压。图中有两个运算放大器，前一个起到放大信号的作用，使采样得到的电压放大68倍，输出CUR_DIS作为第二个运放的输入端，第二个运算放大器与电阻电容构成PI调节器，输出PI_OUT直接影响MOS管栅极的电压，使MOS管的阻值大小可调。所以通过改变第二个运算放大器的给定大小，可以控制MOS管的工作点，从而控制均衡放电的电流。以上详细描述了本技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本技术的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：包括上位机（1）和与上位机连接的多组检测及均衡单元（2），所述每组检测及均衡单元（2）与多只电池（3）连接；所述检测及均衡单元（2）包括单片机（21）和与单片机（21）电连接的A/D及总线接口模块（23）、均衡放电电路（25）和通讯接口（24），所述A/D及总线接口模块（23）输入端与信号滤波电路（22）输出端连接，所述信号滤波电路（22）输入端与电池（3）连接，所述电池（3）还与均衡放电电路（25）输出端连接，所述上位机（1）通过通讯接口（24）与单片机（21）连接。

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：包括上位机（1）和与上位机连接的多组检测及均衡单元（2），所述每组检测及均衡单元（2）与多只电池（3）连接；所述检测及均衡单元（2）包括单片机（21）和与单片机（21）电连接的A/D及总线接口模块（23）、均衡放电电路（25）和通讯接口（24），所述A/D及总线接口模块（23）输入端与信号滤波电路（22）输出端连接，所述信号滤波电路（22）输入端与电池（3）连接，所述电池（3）还与均衡放电电路（25）输出端连接，所述上位机（1）通过通讯接口（24）与单片机（21）连接。2.如权利要求1所述的一种蓄电池检测及均衡系统，其特征在于：所述单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩洙，张德慧，
申请(专利权)人：宁夏源浩科技服务有限公司，黄浩洙，张德慧，
类型：新型
国别省市：宁夏;64