一种锂电池数据采集装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及动力电池领域，公开了一种锂电池数据采集装置及系统。装置包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块、电源模块和人机交换模块；数据采集模块采集锂电池参数和所在地环境参数；控制模块控制其他模块工作；数据传输模块通过GPRS无线网络进行数据的无线传输。系统与装置配合使用，具有不同的功能单元，控制相应的硬件结构行使不同的功能。系统包括数据采集服务单元、数据监测服务单元、通讯服务单元、系统功耗调理服务单元、嵌入式实时操作单元。本发明专利技术不受地理环境制约，监测锂电池状态和周围环境变化，监测数据定期上传到服务器中，监测到异常情况时报警。本发明专利技术结构简单，安装方便，可以远程调试，节省了人力物力和用户的时间。

Lithium battery data acquisition device and system

The invention relates to the field of power batteries, and discloses a lithium battery data acquisition device and system. The device comprises a data acquisition module, control module, data transmission module, power supply module and man-machine interaction module; data acquisition module of lithium battery parameters and local environmental parameters; the control module controls the other module; wireless data transmission module for data transmission through the GPRS wireless network. The system is used in conjunction with the device, and has different functional units, which control the corresponding hardware structure and perform different functions. The system consists of data acquisition service unit, data monitoring service unit, communication service unit, system power conditioning service unit and embedded real-time operation unit. The invention is not restricted by the geographical environment, monitors the state of the lithium battery and changes of the surrounding environment, and the monitoring data is periodically uploaded to the server to alarm when an abnormal situation is detected. The invention has the advantages of simple structure, convenient installation and remote debugging, thereby saving manpower, material resources and time of users.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池数据采集装置及系统
本专利技术涉及动力电池领域，尤其涉及了一种锂电池数据采集装置及系统。
技术介绍
自动化测控技术在传统工业中的应用主要是利用单片机等微处理器通过串口与上位机实现通信，这种方式在数据传输距离上有很大的限制。而且，传统工业中的数据传输主要依赖于有线传输的方式，但无论是RS485或者RS232总线，还是因特网等通信方式，都会在很大程度上受地理位置和环境因素的制约。常见的远程数据传输方式主要有利用低压电力线载波、利用无线电台以及利用移动通信网络等几种方式。其中，利用低压电力线载波的方式使用较为方便快捷，但是目前电力网污染还较为严重，而且电网干扰特性不能通过特定的模型或者公式进行解析。利用无线电台进行数据传输，虽然理论上可行，但是每一个通道都需要使用一个单独的频率，造成极大的资源浪费，也不宜推广使用。而利用移动通信网络，可以很方便快捷的进行数据的远程无线传输，而且我国移动网络覆盖面积广、资费低廉、应用方便，特别适用于应用场合不固定的设备作为数据远程传输的手段。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中数据传输过程制约条件多，传输质量差的缺点，提供了一种锂电池数据采集装置及系统。本专利技术解决了数据传输过程制约条件多，传输质量差的问题，本设计方案利用了GPRS网络，代替了原有的有线连接方式，使得数据传输不再受到地理条件制约，另外直接利用覆盖面广的基站信号进行传输，不用再增设电台或者占用固定频率波段，节省了人力物力资源。其次，基站信号网络发展成熟，传输过程稳定快捷，保证了数据在传输过程中的完整性和正确性。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种锂电池数据采集装置，与锂电池和锂电池外部的环境检测元件连接，包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块、电源模块和人机交换模块；数据采集模块采集锂电池参数和锂电池所在地环境参数；控制模块控制数据采集模块、数据传输模块和人机交换模块工作；电源模块进行供电，人机交换模块用于输入和显示数据；数据传输模块负责不同模块之间的数据传输过程，以及通过GPRS无线网络进行数据的无线传输。GPRS网络基于手机信号基站建立，基站数量众多，覆盖面广，使得数据传输不再受到地理条件制约。直接利用基站传输数据，不用再增设电台或者占用固定频率波段，节省了人力物力资源。基站信号稳定，强度大，保证了数据在传输过程中的完整性和正确性。作为优选，数据采集模块包括电源电压转换电路和信号调理电路，信号调理电路包括正脉冲调幅电路和负脉冲调幅电路，正脉冲调幅电路通过感性元件对采集的正脉冲信号进行滤波，负脉冲调幅电路通过感性元件对采集的负脉冲信号进行滤波。信号调理电路主要实现对模拟信号进行滤波处理和对脉冲信号进行调幅处理。由于系统所采集的模拟信号主要为直流信号，因此利用感性元件对其掺杂的交流信号进行滤除。作为优选，控制模块包括ARM控制电路和调试接口电路，调试接口电路包括电池预警电路和I/V转换电路；其中，电池预警电路包括二极管、分压电阻和超级电容，两个二极管反向并联后一端与锂电池正极连接，另一端与超级电容正极连接，超级电容负极接地；分压电阻串联在锂电池正极和接地端之间，分压后的电压信号送入ARM控制电路。二极管用于在锂电池电压变化时对电路进行相应的通断控制，锂电池电压正常时，超级电容进行充电，当锂电池电量不足导致电压降低时，超级电容进行放电，为电路提供应急电源。分压后的电压信号送入ARM控制电路，由控制电路判断电池电量情况，超级电容开始放电后，电压信号也发生改变，ARM控制电路做出响应。作为优选，ARM控制电路包括单片机和内存存储电路，单片机接收各模块数据并根据接收到的数据做出响应；内存存储电路与单片机连接。单片机接收到大量采集到的数据，本身的存储空间不能满足要求，需要另外连接外部内存来进行数据存储。作为优选，数据传输模块包括无线数据传输电路和有线数据传输电路；无线数据传输电路包括GPRS封装元件和SIM卡电路，GPRS封装元件分别与SIM卡电路和控制模块连接；GPRS封装元件连接有GSM信号天线并通过天线进行无线数据传输；有限数据传输电路包括RS485总线。GPRS封装元件具有模拟接口、数字接口、模拟基带、数字基带以及射频发射元件，射频发射元件与与相应的信号发射天线连接。该元件与SIM电路连接，用于接入GPRS网络进行无线数据传输。作为优选，人机交互模块包括LCD显示电路和键盘输入电路；LCD显示电路包括LCD显示屏和LCD驱动电路，LCD驱动电路分别与LCD显示屏和控制模块连接，接收控制模块数据并根据接收到的数据控制LCD显示屏工作。为了节省ARM控制电路单片机引脚，更合理的规划电路板上空间，本专利技术选择通过另加增加LCD驱动电路来驱动LCD显示屏，而非直接使用单片机上自带的液晶驱动。这样设计能够使产品布线更加灵活。一种基于上述装置的锂电池数据采集系统，分别与预先设置的远程服务器、PC机和用户手机进行数据传输，包括数据采集服务单元，采集脉冲数字信号、模拟电压信号和锂电池所在地环境参数，将采集到的数据传输至嵌入式实时操作单元；数据监测服务单元，监测数据采集服务单元采集到的数据，当采集到的数据低于或高于设定的阈值时，报警；通讯服务单元，提供系统在线调试、远程数据传输和模块信息配置服务；系统功耗调理服务单元，动态管理系统运行状况，实现系统功耗和效率的最优化；嵌入式实时操作单元，控制数据采集服务单元、数据监测服务单元、通讯服务单元和系统功耗调理服务单元工作，接受上述单元数据并作出响应。本系统与本专利技术硬件装置配合使用，系统预先安装在ARM电路单片机内，按照功能划分出不同的功能单元，使用时控制相应的硬件结构完成不同的操作。作为优选，数据监测服务单元包括远程报警模块和阈值设置模块，远程报警模块在数据采集服务单元采集到的数据低于或高于设定的阈值时，向嵌入式实时操作单元发送报警信号；阈值设置模块接收PC机指令并根据接收到的指令修改数据阈值。报警功能能够及时的向用户报告锂电池的可能存在的故障，有效地控制了故障影响范围。通过系统进行第一轮的监测，能够为用户节省精力和时间，不需要一直观察数据变化。作为优选，通讯服务单元包括GPRS网络模块、RS485总线模块和短信息网络模块，GPRS网络模块通过GPRS信号和远程服务器进行通讯，RS485总线模块通过硬件端口与PC机进行通讯，短信息网络模块通过基站信号与用户手机进行短信息通讯。GPRS网络模块用于进行远程无线数据传输，RS485总线模块用于进行装置内部数据传输，短信息网络模块用于进行接收用户手机短信。作为优选，嵌入式实时操作单元接收数据采集服务单元数据并对其进行整合后，通过通讯服务单元将整合后的数据发送至远程服务器或者PC机；嵌入式实时操作单元接收数据监测服务单元报警信号，通过通讯服务单元将报警信号发送至PC机。用户远程监控锂电池运行状况，以及锂电池周围环境变化，及时的对锂电池进行维修和更换，以及更新锂电池外其它附属设备。本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本专利技术能够有效监测锂电池状态和锂电池周围环境变化，监测数据定期稳定完整的自动上传到服务器中，本专利技术能及时检测到异常情况并迅速向用户进行报警，便于尽早排除故障，减少损失。本专利技术结构简单，安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池数据采集装置，与锂电池和锂电池外部的环境检测元件连接，其特征在于：包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块、电源模块和人机交换模块；数据采集模块采集锂电池参数和锂电池所在地环境参数；控制模块控制数据采集模块、数据传输模块和人机交换模块工作；电源模块进行供电，人机交换模块用于输入和显示数据；数据传输模块负责不同模块之间的数据传输过程，以及通过GPRS无线网络进行数据的无线传输。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池数据采集装置，与锂电池和锂电池外部的环境检测元件连接，其特征在于：包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块、电源模块和人机交换模块；数据采集模块采集锂电池参数和锂电池所在地环境参数；控制模块控制数据采集模块、数据传输模块和人机交换模块工作；电源模块进行供电，人机交换模块用于输入和显示数据；数据传输模块负责不同模块之间的数据传输过程，以及通过GPRS无线网络进行数据的无线传输。2.根据权利要求1所述的一种锂电池数据采集装置，其特征在于：数据采集模块包括电源电压转换电路和信号调理电路，信号调理电路包括正脉冲调幅电路和负脉冲调幅电路，正脉冲调幅电路通过感性元件对采集的正脉冲信号进行滤波，负脉冲调幅电路通过感性元件对采集的负脉冲信号进行滤波。3.根据权利要求1所述的一种锂电池数据采集装置，其特征在于：控制模块包括ARM控制电路和调试接口电路，调试接口电路包括电池预警电路和I/V转换电路；其中，电池预警电路包括二极管、分压电阻和超级电容，两个二极管反向并联后一端与锂电池正极连接，另一端与超级电容正极连接，超级电容负极接地；分压电阻串联在锂电池正极和接地端之间，分压后的电压信号送入ARM控制电路。4.根据权利要求1所述的一种锂电池数据采集装置，其特征在于：ARM控制电路包括单片机和内存存储电路，单片机接收各模块数据并根据接收到的数据做出响应；内存存储电路与单片机连接。5.根据权利要求1所述的一种锂电池数据采集装置，其特征在于：数据传输模块包括无线数据传输电路和有线数据传输电路；无线数据传输电路包括GPRS封装元件和SIM卡电路，GPRS封装元件分别与SIM卡电路和控制模块连接；GPRS封装元件连接有GSM信号天线并通过天线进行无线数据传输；有限数据传输电路包括RS485总线。6.根据权利要求1所述的一种锂电池数据采集装置，其特征在于：人机交互模块包括LCD显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷良育，刘兵，董亮，李雪原，张辉，
申请(专利权)人：杭州金秋汽车储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33