CN210572698U - 一种基于电池数据采集的自检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于电池数据采集的自检装置，其包括数据采集模块、4G路由器，数据采集模块的第一检测端连接在待测蓄电池的正极，数据采集模块的第二检测端连接在待测蓄电池的负极，数据采集模块的输出端与4G路由器之间连接有无线通讯模块，自检装置还包括采集自检单元，采集自检单元的第一端连接在待测蓄电池的正极与数据采集模块的第一检测端之间，采集自检单元的第二端接地，采集自检单元的第三端连接至数据采集模块的第三检测端。本实用新型的自检装置能够自动、全面地检测数据采集、数传发射的状态，可以消除装置的重大隐患，从而实现电池数据采集的自检功能。

Description

一种基于电池数据采集的自检装置

【技术领域】

本实用新型涉及蓄电池技术领域，具体的，涉及一种基于电池数据采集的自检装置。

【背景技术】

目前，在电池放电的过程中，需要对其进行电压监测采集工作，也就是将电压采集模块一一对应的夹在蓄电池正负极两端，该数据采集的过程费工费时，安全隐患大。

现有的解决方法是通过电池数据实时传输和4G网络融合装置能实时监测电池电压和内阻数据，解决数据远距离传输问题，将4G网络技术、现场数据处理技术和无线技术相融合，实现网络化管理，在现有设备上再创新，使接收终端和负责人员可以实时掌握电池状况，减少工作强度，减低投资成本，更充分保障***运行安全；可以省去取下、放回蓄电池防尘罩以及电压采集模块的工作过程，从而减少工作量，提高工作效率，降低工作成本；规避了因安放、取下电压采集模块产生的人身触电伤亡的风险；规避了蓄电池短路毁损的风险，以及因人身触电、蓄电池短路造成的直流***异常，保护装置误动、拒动的风险。

其中，电池数据实时传输和4G网络融合装置主要由数据采集、数传发射、接收处理、4G路由等几部分组成。电池数据实时传输和4G网络融合装置的原理是首先由数据采集单元检测蓄电池的诸如电压、内阻、端电压、温度等参数，经过接口转换为数字信号通过数传电台发射，接收处理单元将收到的数据通过PLC数据转换接口、规约转换单元和4G网络处理路由将现场实时数据传输至用户终端如手机或计算机上使用。

综上所述，上述装置的本质就是将现场检测参量通过无线数据链最终发送到用户终端。然而，数据采集和发射是无人值守，电力现场复杂，运行环境苛刻，其工作是否正常、数据是否准确直接决定了装置的可靠程度和实用性，由于无人值守，一旦出现故障特别是数据偏差类的软故障，装置将很难及时发现，结果造成原始数据错误甚至漏报、误报，极其容易导致电池亏容、损坏，直流***异常，以及保护装置误动、拒动的严重后果。

【实用新型内容】

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于电池数据采集的自检装置，该装置能够自动、全面地检测数据采集、数传发射的状态，可以消除装置的重大隐患，从而实现电池数据采集的自检功能。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于电池数据采集的自检装置，其包括数据采集模块、4G路由器，所述数据采集模块的第一检测端连接在待测蓄电池的正极，所述数据采集模块的第二检测端连接在所述待测蓄电池的负极，所述数据采集模块的输出端与所述4G路由器之间连接有无线通讯模块，所述自检装置还包括采集自检单元，所述采集自检单元的第一端连接在所述待测蓄电池的正极与所述数据采集模块的第一检测端之间，所述采集自检单元的第二端接地，所述采集自检单元的第三端连接至所述数据采集模块的第三检测端；所述采集自检单元包括高精度电压源以及隔离缓冲电路，所述高精度电压源检测所述待测蓄电池的电源电压值并产生一个电压基准信号，所述高精度电压源通过所述隔离缓冲电路输出电压基准信号至所述数据采集模块的第三检测端。

更进一步的方案是，所述高精度电压源为高精度基准电压源LT6658-2.5。

更进一步的方案是，所述高精度基准电压源LT6658-2.5包括基准电压源、第一输出缓冲器和第二输出缓冲器，所述基准电压源与所述第一输出缓冲器、所述第二输出缓冲器的输入端之间连接有降噪电路，所述第一输出缓冲器的输出端与所述隔离缓冲电路电连接，所述第二输出缓冲器的输出端与所述数据采集模块电连接。

更进一步的方案是，所述隔离缓冲电路包括第一运放以及第二运放，所述第一运放的一个输入端连接至所述第一输出缓冲器的输出端，所述第一运放的输出端连接至所述第二运放的输入端，所述第二运放的输出端连接至所述数据采集模块的第三检测端。

更进一步的方案是，所述第一运放为MC1456运放，所述第二运放为MC1438R运放。

更进一步的方案是，所述无线通讯模块包括数据发射模块以及数据接收模块，所述数据发射模块用于将所述数据采集模块采集到的所述电压基准信号发送至所述数据接收模块，所述数据接收模块通过所述4G路由器与智能终端之间进行通信。

更进一步的方案是，所述自检装置还包括金属屏蔽盒和封装壳体，所述高精度电压源、所述隔离缓冲电路均封装在所述封装壳体内，所述封装壳体放置于所述金属屏蔽盒内。

更进一步的方案是，所述高精度电压源的输入端与所述待测蓄电池的正极之间还连接有多路选择开关。

由此可见，本实用新型提供的自检装置利用待测蓄电池给高精度电压源供电，其输出基准值通过隔离缓冲电路传送到数据采集模块的输入检测端，最终通过无线通信模块、4G路由器传送至智能终端上显示2.5V基准自检信号，如出现电池回路短路、开路、测量采集失效或偏差、发射异常等故障，均可第一时间在智能终端上反映出来(2.5V的有无、偏差及大小、稳定性等等)，可以及时提醒维护修理，从而避免了原始数据错误导致漏报、误报，导致电池亏容、损坏，直流***异常，保护装置误动、拒动的严重后果。

所以，本实用新型完善了电池数据实时传输和4G网络融合装置的功能，规避了因安放、取下电压采集模块产生的人身触电伤亡的风险；规避了蓄电池短路毁损的风险；规避了因人身触电、蓄电池短路造成的直流***异常，保护装置误动、拒动的风险；防止了装置出现故障特别是数据偏差类的软故障，保证了及时发现，杜绝了原始数据漏报、误报甚至错误，从而导致的一系列灾难性后果；丰富了电池数据实时传输和4G网络融合装置的功能，提高了信息化程度，为下一步的自动故障判断打下基础，便于云计算***智能化处理。

此外，本装置适用于现有220V、110V、48V直流***以及2V、4V、6V、12V、24V等单体电压，包括免维铅酸、磷酸铁锂、锂离子等电池类型均可适用，应用面广，兼容性强，自检准确，易于推广；自成一体屏蔽盒设计，体积小巧成本低廉，组成灵活接线简单，安装方便。

【附图说明】

图1是本实用新型一种基于电池数据采集的自检装置实施例的原理图。

图2是本实用新型一种基于电池数据采集的自检装置实施例中高精度电压源的电路原理图。

图3是本实用新型一种基于电池数据采集的自检装置实施例中隔离缓冲电路的电路原理图。

【具体实施方式】

为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。

参见图1，本实用新型的一种基于电池数据采集的自检装置包括数据采集模块1、4G路由器4，数据采集模块1的第一检测端连接在待测蓄电池BAT的正极，数据采集模块1的第二检测端连接在待测蓄电池BAT的负极，数据采集模块1的输出端与4G路由器4之间连接有无线通讯模块。

在本实施例中，自检装置还包括采集自检单元10，采集自检单元10的第一端连接在待测蓄电池BAT的正极与数据采集模块1的第一端之间，采集自检单元10的第二端接地，采集自检单元10的第三端连接至数据采集模块1的第三检测端。

采集自检单元10包括高精度电压源12以及隔离缓冲电路11，高精度电压源12检测待测蓄电池BAT的电源电压值并产生一个电压基准信号，高精度电压源12通过隔离缓冲电路11输出电压基准信号至数据采集模块1的第三检测端。可见，由高精度电压源12和隔离缓冲电路11组成的采集自检单元10，由待测蓄电池BAT给高精度电压源12供电，高精度电压源12输出电压基准值通过隔离缓冲电路11送到数据采集模块1的输入检测端。其中，高精度电压源12输出的电压基准值为2.5V，其要求高精密、低噪声、低漂移，供电电压2.8-24V以便于待测蓄电池BAT供电，并和数据采集模块1的5V电压基准值有所区别。

优选的，高精度电压源12为高精度基准电压源LT6658-2.5，参见图2，高精度基准电压源LT6658-2.5包括基准电压源、第一输出缓冲器U1和第二输出缓冲器U2，基准电压源与第一输出缓冲器U1、第二输出缓冲器U2的输入端之间连接有降噪电路，第一输出缓冲器U1的输出端与隔离缓冲电路11电连接，第二输出缓冲器U2的输出端与数据采集模块1电连接。其中，高精度电压源12采用的是能够驱动电流的高精度基准电压源LT6658-2.5，LT6658是一款精密低噪声、低漂移稳压器，其具有专用基准电压源的精度规格和线性稳压器的功率能力，LT6658的漂移为10ppm/°C，初始精度为0.05％，两路输出分别支持150mA和50mA，每路输出均有20mA的有源吸电流能力。为了保持高精度，负载调整率为0.1ppm/mA。当输入电压源引脚连接在一起时，电压调整率典型值为1.4ppm/V，而当为输入引脚提供独立电源时，电压调整率小于0.1ppm/V。

具体地，高精度基准电压源LT6658-2.5由一个基准电压级Band Gap、一个降噪级和两个输出缓冲器组成。LT6658提供三个电源引脚，VIN引脚为基准电压源电路供电，而VIN1和VIN2分别为VOUT1和VOUT2供电，基准电压级Band Gap和两个输出缓冲器分开供电，以实现优异的隔离。每个输出缓冲器都有一个开尔文检测反馈引脚，以提供最佳负载调整；利用其两路输出，除了作为自检基准信号2.5V外，另一路亦作为装置的数据采集模块1精密5V基准。

其中，降噪电路包括NR(降噪)引脚、NR引脚上的1μF电容和片内400Ω电阻。可见，在NR引脚上增加一个电容，可以使低噪声LT6658的噪声进一步降低。NR引脚上的电容与片内400Ω电阻形成一个低通滤波器，大电容会降低滤波器频率，从而降低总积分噪声。

参见图3，隔离缓冲电路11包括第一运放以及第二运放，第一运放的一个输入端连接至第一输出缓冲器U1的输出端，第一运放的输出端连接至第二运放的输入端，第二运放的输出端连接至数据采集模块1的第三检测端。可见，为了保证电压基准值的稳定和可靠参考，在高精度电压源和数据采集模块的输入检测端之间增加隔离缓冲电路，采用运放组成的电压跟随器。具体地，隔离缓冲电路11是一高输入阻抗、高输出电流的电压跟随器电路，并具有零点调节功能可扩展作为定时控制使用，采用MOTOROLA的MC1456和MC1438R运放，经过两级设计使电路具有250MΩ输入阻抗和100uΩ输出阻抗的优良参数，隔离缓冲了基准电压和数据采集模块之间的相互影响，保证了自检的准确性、稳定性。

优选的，第一运放为MC1456运放，第二运放为MC1438R运放。

在本实施例中，无线通讯模块包括数据发射模块2以及数据接收模块3，数据发射模块2用于将数据采集模块1采集到的电压基准信号发送至数据接收模块3，数据接收模块3通过4G路由器4与智能终端之间进行通信。

在本实施例中，自检装置还包括金属屏蔽盒和封装壳体，高精度电压源12、隔离缓冲电路11均封装在封装壳体内，封装壳体放置于金属屏蔽盒内。可见，为提高电磁兼容性，适应电力复杂现场环境，高精度电压源、隔离缓冲电路自成一体并置于金属屏蔽盒内。

作为优化，高精度电压源12的输入端与待测蓄电池BAT的正极之间还连接有多路选择开关。可见，高精度电压源1前端可增加多路电子开关选择电路，以实现对多节蓄电池的数据采集自动巡回自检功能，适应各种数量的整组电池需求。

作为优化，高精度电压源12还可增设标准交流正弦波、三角波信号输出，通过终端检测波形畸变，以测试整个无线链路的响应速度、频响等，为进一步改进完善装置提供手段，优化功能。

作为优化，隔离缓冲电路11可增加自适应智能定时电路，在待测蓄电池BAT状态不良时自动增加自检信号发送间隔密度，以防止在关键时段不能及时发现问题而延误故障处理。

由此可见，本实用新型提供的自检装置利用待测蓄电池BAT给高精度电压源12供电，其输出基准值通过隔离缓冲电路11传送到数据采集模块1的输入检测端，最终通过无线通信模块、4G路由器4传送至智能终端(如智能手机或PC端)上显示2.5V基准自检信号，如出现电池回路短路、开路、测量采集失效或偏差、发射异常等故障，均可第一时间在智能终端上反映出来(2.5V的有无、偏差及大小、稳定性等等)，可以及时提醒维护修理，从而避免了原始数据错误导致漏报、误报，导致电池亏容、损坏，直流***异常，保护装置误动、拒动的严重后果。

所以，本实用新型完善了电池数据实时传输和4G网络融合装置的功能，规避了因安放、取下电压采集模块产生的人身触电伤亡的风险；规避了蓄电池短路毁损的风险；规避了因人身触电、蓄电池短路造成的直流***异常，保护装置误动、拒动的风险；防止了装置出现故障特别是数据偏差类的软故障，保证了及时发现，杜绝了原始数据漏报、误报甚至错误，从而导致的一系列灾难性后果；丰富了电池数据实时传输和4G网络融合装置的功能，提高了信息化程度，为下一步的自动故障判断打下基础，便于云计算***智能化处理。

此外，本装置适用于现有220V、110V、48V直流***以及2V、4V、6V、12V、24V等单体电压，包括免维铅酸、磷酸铁锂、锂离子等电池类型均可适用，应用面广，兼容性强，自检准确，易于推广；自成一体屏蔽盒设计，体积小巧成本低廉，组成灵活接线简单，安装方便。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电池数据采集的自检装置，包括数据采集模块、4G路由器，所述数据采集模块的第一检测端连接在待测蓄电池的正极，所述数据采集模块的第二检测端连接在所述待测蓄电池的负极，所述数据采集模块的输出端与所述4G路由器之间连接有无线通讯模块，其特征在于：

所述自检装置还包括采集自检单元，所述采集自检单元的第一端连接在所述待测蓄电池的正极与所述数据采集模块的第一检测端之间，所述采集自检单元的第二端接地，所述采集自检单元的第三端连接至所述数据采集模块的第三检测端；

所述采集自检单元包括高精度电压源以及隔离缓冲电路，所述高精度电压源检测所述待测蓄电池的电源电压值并产生一个电压基准信号，所述高精度电压源通过所述隔离缓冲电路输出电压基准信号至所述数据采集模块的第三检测端。

2.根据权利要求1所述的自检装置，其特征在于：

所述高精度电压源为高精度基准电压源LT6658-2.5。

3.根据权利要求2所述的自检装置，其特征在于：

所述高精度基准电压源LT6658-2.5包括基准电压源、第一输出缓冲器和第二输出缓冲器，所述基准电压源与所述第一输出缓冲器、所述第二输出缓冲器的输入端之间连接有降噪电路，所述第一输出缓冲器的输出端与所述隔离缓冲电路电连接，所述第二输出缓冲器的输出端与所述数据采集模块电连接。

4.根据权利要求3所述的自检装置，其特征在于：

所述隔离缓冲电路包括第一运放以及第二运放，所述第一运放的一个输入端连接至所述第一输出缓冲器的输出端，所述第一运放的输出端连接至所述第二运放的输入端，所述第二运放的输出端连接至所述数据采集模块的第三检测端。

5.根据权利要求4所述的自检装置，其特征在于：

所述第一运放为MC1456运放，所述第二运放为MC1438R运放。

6.根据权利要求1至5任一项所述的自检装置，其特征在于：

所述无线通讯模块包括数据发射模块以及数据接收模块，所述数据发射模块用于将所述数据采集模块采集到的所述电压基准信号发送至所述数据接收模块，所述数据接收模块通过所述4G路由器与智能终端之间进行通信。

7.根据权利要求1至5任一项所述的自检装置，其特征在于：

所述自检装置还包括金属屏蔽盒和封装壳体，所述高精度电压源、所述隔离缓冲电路均封装在所述封装壳体内，所述封装壳体放置于所述金属屏蔽盒内。

8.根据权利要求1至5任一项所述的自检装置，其特征在于：

所述高精度电压源的输入端与所述待测蓄电池的正极之间还连接有多路选择开关。

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