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1、(10)申请公布号 CN 102353906 A (43)申请公布日 2012.02.15 CN 102353906 A *CN102353906A* (21)申请号 201110189255.3 (22)申请日 2011.07.07 G01R 31/36(2006.01) G08C 19/00(2006.01) (71)申请人 杭州电子科技大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 2 号大街 (72)发明人 蔡文郁 叶益阳 徐勤利 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 杜军 (54) 发明名称 分布式蓄电池组充电监测系统 (57) 摘要 本发明涉及。
2、一种分布式蓄电池组充电监测系 统。 现有的装置布线多且线路长， 既浪费人力物力 又容易引入干扰。本发明通过对正在充电的蓄电 池组进行电压信号采集， 将采集来的电压信号进 行分压处理， 并通过模拟开关来轮流选通其中一 路电压信号， 经主控芯片 U1 进行 A/D 转换， 并作 为从机通过 CAN 总线向上位机进行分压后的电压 数字信号的传输， 以供上位机实行数据处理， 实现 了对蓄电池组运行参数的实时监测， 从而得知当 前各个所在蓄电池组的充电状态和性能。本发明 对任意多个蓄电池组进行实时电压检测并实时传 送数据， 而且电压信号的传输距离远， 利于远程操 作， 极大地扩充了蓄电池检测技术的数量和。
3、范围。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 CN 102353914 A1/2 页 2 1. 分布式蓄电池组充电监测系统， 包括电源电路， 电压处理电路， 主控电路和传输电 路， 其特征在于 ： 所述的电源电路包括一级电源转换芯片 U2、 二级电源转换芯片 U3 和二级电源转换芯 片 U4、 接插件 J1、 发光管 D1、 二极管 D2、 电感 L1 和 L2、 电阻 R2 和 R3、 钽电容 C17、 电容 C4、 电容 C5、 电容 C6、 电容 C14、 电容 C15 和电容 C16 ； 接。
4、插件的 1 脚接电源电压输入， 2 脚接地 ； 一级电源转换芯片 U2 的 1 脚为输入端， 与接插件的 1 脚连接， 一级电源转换芯片 U2 的 2 脚 是 5V 电压输出端， 与二极管 D2 的阴极和电感 L2 的一端连接， 一级电压转换芯片 U2 的 4 脚 分别与电感 L2 的另一端、 钽电容 C17 的阳极、 二级电源转换芯片 U3 的电压 3 脚和二级电源 转换芯片 U4 的 2 脚连接 ； 一级电源转换芯片 U2 的 3 脚、 5 脚、 二极管 D2 的阳极、 钽电容 C17 的阴极接地 ； 二级电源转换芯片 U3 的 2 脚为 3.3V 电压输出端， 分别与电容 C4 的一端、。
5、 电 阻 R2 的一端和电感 L1 的一端连接 ； 电阻 R2 的另一端与发光管 D1 的阳极连接， 电感 L1 的 另一端为参考电压输出端， 分别与电阻 R3 的一端、 电容 C5 的一端连接， 电阻 R3 的另一端与 电容 C6 的一端连接， 二级电源转换芯片 U3 的 1 脚、 电容 C4 的另一端、 发光管 D1 的阴极、 电 容 C5、 C6 的另一端接地 ； 二级电源转换芯片 U4 的 1 脚为 -5V 电压输出端， 与电容 C14 的一 端连接， 二级电源转换芯片 U4 的 3 脚与电容 C16 的一端连接、 5 脚与电容 C16 的另一端连 接 ； 电容 C15 的一端与二级电。
6、源转换芯片 U4 的 2 脚连接， 二级电源转换芯片 U4 的 4 脚、 电 容 C15 的另一端、 电容 C14 的另一端接地 ； 所述的电压处理电路包括 16 路的电压分压电路 V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16， 模拟开关芯片 U5、 运算放大器芯片 U6， 二极管 D3、 钽电容 C18、 电容 C19 ； 16 路的电压分压电路完全相同， 每路电压分压电路均包括接插件 J2、 电阻 R13 和 电阻 R17， 接插件 J2 的 1 脚是检测电压输入端， 与电阻 R13 的一端连接，。
7、 电阻 R13 的另一端 与分别与电阻 R17 的一端、 模拟开关芯片 U5 的 9 脚连接， 接插件 J2 的 2 脚、 电阻 R17 的另 一端接地 ； 模拟开关芯片 U5 的 24 脚与 5V 电源输出端连接， 模拟开关芯片 U5 的 8 脚、 7 脚、 6 脚、 5 脚、 4 脚、 3 脚、 2 脚、 23 脚、 22 脚、 21 脚、 20 脚、 19 脚、 18 脚、 17 脚、 16 脚分别与 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16 的分压电压输出端连接， 模拟开关 U5 的 12 脚、 。
8、15 脚接地， 模拟开关 U5 的 1 脚分别接电容 C19 的一端、 钽电容 C18 的阳极、 二 极管 D3 的阴极和运算放大器芯片 U6 的 3 脚连接， 电容 C19 的另一端、 钽电容 C18 的阴极、 二极管 D3 的阳极接地， 运算放大器芯片 U6 的 7 脚接 5V 电压输出端、 4 脚接 -5V 电压输出 端、 2 脚接 6 脚 ； 所述的主控电路包括主控芯片 U1、 双列压线座 P1、 晶振 Y1、 按键 S1、 电阻 R1、 电容 C1、 电容 C2、 电容 C3、 电容 C7、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容 C11、 电容 C12 和电容 C13 ；。
9、 主控 芯片 U1 的 23 脚与运算放大器芯片 U6 的 6 脚连接， 主控芯片 U1 的 15 脚、 16 脚、 17 脚、 18 脚 与模拟开关芯片的 10 脚、 11 脚、 14 脚、 13 脚连接， 主控芯片 U1 的 82 脚、 81 脚分别与 CAN 转 换芯片 U7 的 1 脚和电阻 R45 的另一端连接， 主控芯片 U1 的 92 脚、 91 脚分别与 CAN 转换芯 片 U8 的 1 脚和电阻 R47 的另一端连接 ； 主控芯片 U1 的 50 脚、 75 脚、 100 脚、 28 脚、 11 脚相 连接， 并与电容 C7、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容。
10、 C11 的一端和 3.3V 电压输出端连接， 电 容 C7、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容 C11 的另一端接地， 主控芯片 U1 的 22 脚与电容 C12 的一端、 3.3V 电压输出端连接， 电容 C12 的另一端接地， 主控芯片 U1 的 19 脚与 20 脚连接 并接地， 主控芯片 U1 的 21 脚与参考电压输出端、 电容 C13 的一端连接， 电容 C13 的另一端 权 利 要 求 书 CN 102353906 A CN 102353914 A2/2 页 3 接地 ； 主控芯片的 12 脚与晶振电路中晶振 Y1 的 2 脚、 电容 C1 的一端连接， 主控芯。
11、片的 13 脚与晶振电路中晶振 Y1 的 1 脚、 电容 C3 的一端连接， 电容 C1、 电容 C3 的另一端接地， 主控 芯片的 14 脚开关 Reset 与复位电路中按键的一端、 电阻 R1 的一端、 电容 C2 的一端连接， 按键的另一端与电容 C2 的另一端连接并接地， 主控芯片 U1 的 90 脚、 77 脚、 72 脚、 76 脚、 89 脚、 14 脚分别与 JTAG 接口电路中双列压线座 P1 的 1 脚、 3 脚、 5 脚、 7 脚、 9 脚、 13 脚、 15 脚 连接， 双列压线座 P1 的 1 脚与 2 脚相连接， 并与 3.3V 电压输出端连接， 双列压线座 P1 。
12、的 4 脚、 6 脚、 8 脚、 10 脚、 12 脚、 14 脚、 16 脚、 18 脚、 20 脚相连接并接地 ； 传输电路有两路相同的 CAN 总线电路， 包括 CAN 收发器芯片 U7、 U8， 接插件 J18、 接插 件 J19， 电阻 R45、 电阻 R46、 电阻 R47、 电阻 R49， 电容 C51、 电容 C52 ； CAN 收发器芯片 U7 的 7 脚分别与电阻 R46 的一端和接插件 J18 的 2 脚连接， CAN 收发器芯片 U8 的 6 脚分别与电阻 R46 的另一端和接插件 J18 的 1 脚连接， CAN 收发器芯片 U7 的 3 脚分别与 3.3V 电压输出。
13、端 和电容 C51 的一端连接， CAN 收发器芯片 U7 的 4 脚与电阻 R45 的一端连接， CAN 收发器芯 片 U8 的 2 脚、 8 脚、 电容 C51 的另一端接地 ； CAN 收发器芯片 U8 的 7 脚分别与电阻 R49 的一 端和接插件 J19 的 2 脚连接， CAN 收发器芯片 U8 的 6 脚分别与电阻 R49 的另一端和接插件 J19 的 1 脚连接， CAN 收发器芯片 U8 的 3 脚分别与 3.3V 电压输出端和电容 C52 的一端连 接， CAN 收发器芯片 U8 的 4 脚与电阻 R47 的一端连接， CAN 收发器芯片 U8 的 2 脚、 8 脚、 电 。
14、容 C52 的另一端接地 ； 所述的主控芯片 U1 采用 ST 公司的 STM32VC107， 一级电源转换芯片 U2 采用 National Instruments 公司的 LM2576， 二级电源转换芯片 U3 采用 Maxium 公司的 AMS1117， 二级电源 转换芯片 U4 采用 Texas Instruments 公司的 TPS60403， 模拟开关芯片 U5 采用 CD4067， 运 算放大器芯片 U6 采用 Texas Instruments 公司的 OP07， CAN 收发器芯片 U7、 U8 采用 Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。 权 利。
15、 要 求 书 CN 102353906 A CN 102353914 A1/6 页 4 分布式蓄电池组充电监测系统 技术领域 0001 本发明涉及一种大型电池组的电压状态监测系统， 属于分布式测控技术领域， 可 用于电动汽车充 / 换电站等应用场合的电池组实时监测。 技术背景 0002 蓄电池作为一种供电方便、 安全可靠的直流电源， 在国民经济各个部门都得到了 广泛的应用。蓄电池是以放电方式输出电能， 以充电方式吸收、 恢复电能的一种电源。由于 蓄电池是一种化学反应装置， 内部的化学反应一般不易及时察觉， 日常使用中的缺陷不会 立即反应出来， 因此蓄电池组的保养维护工作是至关重要的。对蓄电池组。
16、维护管理不当将 直接影响蓄电池组的使用效益和寿命， 甚至严重损坏蓄电池组， 极端情况下还会导致安全 事故。 0003 蓄电池运行状态的监测主要是通过检测蓄电池的电压、 电流、 温度等同蓄电池性 能密切相关的参数， 得出当前蓄电池的运行状态信息， 然后通过分析处理并和预先设定的 蓄电池性能判断标准进行比较， 从而诊断出蓄电池的当前健康状态是否良好。在和蓄电池 的健康状态密切相关的参数当中， 对温度和电流的测量相对来说比较容易实现， 对单个电 池的电压检测也比较简单， 但是要实现对串联在一起的蓄电池组中单体电池电压的准确测 量一直是一个难于解决的问题。而电压检测是最直接检测也是最常用的一个参数， 。
17、也是目 前许多电池监控系统普遍采用的检测方法。 0004 早期的蓄电池组在线监测仪采用的多为集中采集与监测的方法， 这种方法的缺点 是布线多且线路长， 既浪费人力物力又容易引入干扰。 此外在电力、 电信及化工等不同的领 域和不同的场合， 需要监测的电池的数量不同， 少则几十只， 多则数百只， 因此集中采集、 集 中监控的方式很难适应各种情况。 鉴于上述问题， 对于电池组的监测已开始采用分散采集、 集中监控的分布式测量系统。随着电子技术和计算机技术的发展， 传统的日常维护及测量 方法已经被计算机为核心的实时在线测量所取代， 通过在线监测蓄电池组的参数， 可以及 时了解蓄电池组的工作状态、 工作特。
18、性及蓄电池组的维护情况， 而且具有功能多、 速度快、 测量准确等特点。目前的测量系统大都采用 RS232 或 RS485 总线标准， 采用这些标准的系 统只能是主从式系统在这些系统中， 一般设上位机为主机， 由主机发出采集数据命令， 前 置机依次向主机发送采集数据， 而前置机无法主动向主机请求发送数据。 0005 CAN 总线是德国 Bosch 公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据 交换而推出的一种串行数据通信协议。 它是一种多主总线， 通信介质可以是双绞线、 同轴电 缆或光导纤维， 通信速率可达 1Mbps， 距离可达 l0Km。当信号传输距离达到 10Km 时， CAN 总 。
19、线仍可提供高达 5Kbps 的数据传输速率。CAN 协议的一个最大特点是废除了传统的站地址 编码， 而代之以对通信数据块进行编码， 使网络内的节点个数在理论上不受限制。CAN 总线 是一种多主机局部网络系统标准， 它具有多主节点、 高可靠性及扩充性能好等特点。 本专利 采用了 CAN 总线接口方便组成 CAN 总线蓄电池组数据采集系统。 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A2/6 页 5 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种对多个蓄电池组的电压检测采用分散采集、 集中监控的 分布式测量系统， 以满足对蓄电池运行状态的在线实时监测的需要。 0007 本发明。
20、包括电源电路， 电压处理电路， 主控电路和传输电路 ； 电源电路包括一级电源转换芯片 U2、 二级电源转换芯片 U3 和 U4、 接插件 J1、 发光管 D1、 二极管 D2、 电感 L1 和 L2、 电阻 R2 和 R3、 钽电容 C17、 电容 C4、 C5、 C6、 C14、 C15 和 C16。 接插件的 1 脚接电源电压输入， 2 脚接地。一级电源转换芯片 U2 的 1 脚为输入端， 与接插件 的 1 脚连接， 一级电源转换芯片 U2 的 2 脚是 5V 电压输出端， 与二极管 D2 的阴极和电感 L2 的一端连接， 一级电压转换芯片U2的4脚分别与电感L2的另一端、 钽电容C17的。
21、阳极、 二级 电源转换芯片 U3 的电压 3 脚和二级电源转换芯片 U4 的 2 脚连接 ； 一级电源转换芯片 U2 的 3 脚、 5 脚、 二极管 D2 的阳极、 钽电容 C17 的阴极接地 ； 二级电源转换芯片 U3 的 2 脚为 3.3V 电压输出端， 分别与电容 C4 的一端、 电阻 R2 的一端和电感 L1 的一端连接 ； 电阻 R2 的另一 端与发光管 D1 的阳极连接， 电感 L1 的另一端为参考电压输出端， 分别与电阻 R3 的一端、 电 容 C5 的一端连接， 电阻 R3 的另一端与电容 C6 的一端连接， 二级电源转换芯片 U3 的 1 脚、 电容 C4 的另一端、 发光管。
22、 D1 的阴极、 电容 C5、 C6 的另一端接地 ； 二级电源转换芯片 U4 的 1 脚为 -5V 电压输出端， 与电容 C14 的一端连接， 二级电源转换芯片 U4 的 3 脚与电容 C16 的 一端连接、 5 脚与电容 C16 的另一端连接 ； 电容 C15 的一端与二级电源转换芯片 U4 的 2 脚 连接， 二级电源转换芯片 U4 的 4 脚、 电容 C15 的另一端、 电容 C14 的另一端接地 ； 电压处理电路包括 16 路的电压分压电路 V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16， 模。
23、拟开关芯片 U5、 运算放大器芯片 U6， 二极管 D3、 钽电容 C18、 电容 C19。16 路的电压分压电路完全相同， 以 V1 为例， 包括接插件 J2、 电阻 R13、 电阻 R17， 接插 件 J2 的 1 脚是检测电压输入端， 与电阻 R13 的一端连接， 电阻 R13 的另一端与分别与电阻 R17 的一端、 模拟开关芯片 U5 的 9 脚连接， 接插件 J2 的 2 脚、 电阻 R17 的另一端接地 ； 模拟 开关芯片 U5 的 24 脚与 5V 电源输出端连接， 模拟开关芯片 U5 的 8 脚、 7 脚、 6 脚、 5 脚、 4 脚、 3 脚、 2 脚、 23 脚、 22 脚。
24、、 21 脚、 20 脚、 19 脚、 18 脚、 17 脚、 16 脚分别与 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16 的分压电压输出端连接， 模拟开关 U5 的 12 脚、 15 脚接地， 模拟开关 U5 的 1 脚分别接电容 C19 的一端、 钽电容 C18 的阳极、 二极管 D3 的阴极 和运算放大器芯片 U6 的 3 脚连接， 电容 C19 的另一端、 钽电容 C18 的阴极、 二极管 D3 的阳 极接地， 运算放大器芯片 U6 的 7 脚接 5V 电压输出端、 4 脚接 -5V 电压输出端、 。
25、2 脚接 6 脚 ； 主控电路包括主控芯片 U1、 双列压线座 P1、 晶振 Y1、 按键 S1、 电阻 R1、 电容 C1、 C2、 C3、 C7、 C8、 C9、 C10、 C11、 C12、 C13。主控芯片 U1 的 23 脚与运算放大器芯片 U6 的 6 脚连接， 主 控芯片 U1 的 15 脚、 16 脚、 17 脚、 18 脚与模拟开关芯片的 10 脚、 11 脚、 14 脚、 13 脚连接， 主 控芯片 U1 的 82 脚、 81 脚分别与 CAN 转换芯片 U7 的 1 脚和电阻 R45 的另一端连接， 主控芯 片 U1 的 92 脚、 91 脚分别与 CAN 转换芯片 U8。
26、 的 1 脚和电阻 R47 的另一端连接 ； 主控芯片 U1 的 50 脚、 75 脚、 100 脚、 28 脚、 11 脚相连接， 并与电容 C7、 C8、 C9、 C10、 C11 的一端和 3.3V 电 压输出端连接， C7、 C8、 C9、 C10、 C11 的另一端接地， 主控芯片 U1 的 22 脚与电容 C12 的一端、 3.3V 电压输出端连接， 电容 C12 的另一端接地， 主控芯片 U1 的 19 脚与 20 脚连接并接地， 主控芯片 U1 的 21 脚与参考电压输出端、 电容 C13 的一端连接， 电容 C13 的另一端接地 ； 主 控芯片的 12 脚与晶振电路中晶振 Y。
27、1 的 2 脚、 电容 C1 的一端连接， 主控芯片的 13 脚与晶振 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A3/6 页 6 电路中晶振 Y1 的 1 脚、 电容 C3 的一端连接， 电容 C1、 C3 的另一端接地， 主控芯片的 14 脚开 关 Reset 与复位电路中按键的一端、 电阻 R1 的一端、 电容 C2 的一端连接， 按键的另一端与 电容 C2 的另一端连接并接地， 主控芯片 U1 的 90 脚、 77 脚、 72 脚、 76 脚、 89 脚、 14 脚分别与 JTAG 接口电路中双列压线座 P1 的 1 脚、 3 脚、 5 脚、 7 脚、 9 脚。
28、、 13 脚、 15 脚连接， 双列压线座 P1 的 1 脚与 2 脚相连接， 并与 3.3V 电压输出端连接， 双列压线座 P1 的 4 脚、 6 脚、 8 脚、 10 脚、 12 脚、 14 脚、 16 脚、 18 脚、 20 脚相连接并接地 ； 传输电路有 2 路相同的 CAN 总线电路， 包括 CAN 收发器芯片 U7、 U8， 接插件 J18、 J19， 电 阻 R45、 R46、 R47、 R49， 电容 C51、 C52。CAN 收发器芯片 U7 的 7 脚分别与电阻 R46 的一端和 接插件 J18 的 2 脚连接， CAN 收发器芯片 U8 的 6 脚分别与电阻 R46 的另。
29、一端和接插件 J18 的 1 脚连接， CAN 收发器芯片 U7 的 3 脚分别与 3.3V 电压输出端和电容 C51 的一端连接， CAN 收发器芯片 U7 的 4 脚与电阻 R45 的一端连接， CAN 收发器芯片 U8 的 2 脚、 8 脚、 电容 C51 的 另一端接地 ； CAN 收发器芯片 U8 的 7 脚分别与电阻 R49 的一端和接插件 J19 的 2 脚连接， CAN 收发器芯片 U8 的 6 脚分别与电阻 R49 的另一端和接插件 J19 的 1 脚连接， CAN 收发器 芯片 U8 的 3 脚分别与 3.3V 电压输出端和电容 C52 的一端连接， CAN 收发器芯片 U。
30、8 的 4 脚 与电阻 R47 的一端连接， CAN 收发器芯片 U8 的 2 脚、 8 脚、 电容 C52 的另一端接地 ； 本发明中的主控芯片 U1， 一级电源转换芯片 U2， 二级电源转换芯片 U3、 U4， 模拟开关 芯片 U5、 运算放大器芯片 U6、 CAN 收发器芯片 U7、 U8， 均采用成熟产品。主控芯片 U1 采用 ST 公司的 STM32VC107， 一级电源转换芯片 U2 采用 National Instruments 公司的 LM2576， 二级电源转换芯片 U3 采用 Maxium 公司的 AMS1117， 二级电源转换芯片 U4 采用 Texas Instrume。
31、nts 公司的 TPS60403， 模拟开关芯片 U5 采用 CD4067， 运算放大器芯片 U6 采用 Texas Instruments 公司的 OP07， CAN 收发器芯片 U7、 U8 采用 Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。 0008 本发明的工作过程如下 ： 通过对正在充电的蓄电池组进行电压信号采集， 将采集 来的电压信号进行分压处理， 并通过模拟开关来轮流选通其中一路电压信号， 经主控芯片 U1进行A/D转换， 并作为从机通过CAN总线向上位机进行分压后的电压数字信号的传输， 以 供上位机实行数据处理， 实现了对蓄电池组运行参数的实时监测， 从而。
32、得知当前各个所在 蓄电池组的充电状态和性能。分布式电池充电监测系统的总体结构如图 1 所示。 0009 本系统的主要技术参数如下 ： 1. 系统一次性可连接蓄电池组的个数为 16 个 ； 2. 可检测蓄电池组的最高电压为 33V ； 3. 数字电压信号通过 CAN 总线传输到上位机 ； 4. 有 2 个 CAN 总线接口可供使用 ； 5. 通过 CAN 总线传输的数字电压信号传输距离可达 10km ； 6. 输入电压范围 ： 840V。 0010 本发明与背景技术相比具有的有益效果是 ： 可重复使用本系统， 对任意多个蓄电 池组进行实时电压检测并实时传送数据， 而且电压信号的传输距离远， 利于。
33、远程操作， 极大 地扩充了蓄电池检测技术的数量和范围。 0011 附图说明 ： 图 1 是本发明的整体电路示意图。 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A4/6 页 7 0012 图 2 是本发明的电源电路示意图。 0013 图 3 是本发明的电压处理电路示意图。 0014 图 4 是本发明的电压分压电路示意图。 0015 图 5 是本发明的传输电路示意图。 0016 图 6 是本发明的主控电路示意图。 具体实施方式 0017 本发明包括电源电路 1、 电压处理电路 2、 主控电路 3、 传输电路 4。 0018 如图 1 所示， 电源电路 1 给电压处理电路 。
34、2 提供 +5V 与 -5V 电源， 给主控电路 3 提 供 3.3V 电源与参考电源， 给传输电路提供 3.3V 电源。电压处理电路 2 对外界电压进行采 集和处理， 电压处理电路 2 将电压信号送给主控电路 3， 主控电路 3 通过传输电路 4 与上位 机通信。 0019 如图 2 所示， 电源电路包括一级电源转换芯片 U2、 二级电源转换芯片 U3 和 U4、 接 插件J1、 发光管D1、 二极管D2、 电感L1和L2、 电阻R2和R3、 钽电容C17、 电容C4、 C5、 C6、 C14、 C15和C16。 其中， 一级电源转换芯片U2采用National Instruments公司的。
35、LM2576， 二级电 源转换芯片U3采用Maxium公司的AMS1117， 二级电源转换芯片U4采用Texas Instruments 公司的 TPS60403。 0020 电源转换芯片 U2 的 1 脚为输入端， 与 840V 电压源输入相连， 电源转换芯片 U2 的 2 脚为输出端， 同时并联一个肖特基二极管 D2 到地， 同时与功率电感 L2 的一端相连， 电源 转换芯片的 4 脚， 作为整个电源电路的 5V 电压输出端， 连接到功率电感 L2 的另一端， 同时 与钽电容 C17 的阳极连接， 同时连接到电源转换芯片 U3 的 3 脚， 电源转换芯片 U4 的 2 脚， 电源转换芯片的。
36、 3 脚、 5 脚、 钽电容的另一端接地 ； 电源转换芯片 U3 的 1 脚时输入端， 2 脚接 地， 3 脚为输出端， 为整个电源电路的 3.3V 电压输出端， 同时并联一个电容 C4 到地， 同时连 接到电阻 R2 的一端、 电感 L1 的一端， 电阻 R1 的另一端与发光管 D1 的一端连接， 发光管 D1 的另一端接地， 电感 L1 的另一端作为整个电源电路的参考电压输出端， 并连接一个电容 C5 到地， 同时与电阻R3的一端连接， 电阻R3的另一端连接一个电容C6到地 ； 电源转换芯片U4 的 2 脚为输入端， 同时并联一个电容 C5 到地， 电源转换芯片 U4 的 3 脚连接一个电。
37、容 C16 到 5 脚， 4 脚接地， 电源转换芯片的 1 脚是输出端， 也作为整个电源电路的 -5V 电压输出端， 同 时并联一个电容 C14 到地。 0021 如图 3 所示， 电压处理电路包括 16 路的电压分压电路 V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15、 V16， 模拟开关芯片 U5、 运算放大器芯片 U6， 二极管 D3、 钽电容C18、 电阻C19。 其中， 模拟开关芯片U5采用CD4067， 运算放大器芯片U6采用Texas Instruments 公司的 OP07。 0022 如图 4 。
38、所示， 该电路是电压分压电路的第一路 V1， 包括接插件 J2， 精密电阻 R13、 R17， 接插件的1脚接外部输入检测电压， 并连接精密电阻R13的一端， 2脚接地， 电阻R13的 另一端连接精密电阻 R17 到地， 同时连接到模拟开关芯片 U5 的 9 脚。精密电阻 R13 和 R17 的阻值比例为 9 ： 1， 使连接到模拟开关芯片 U5 的电压是输入检测电压的十分之一， 实现电 压分压的目的。另外 15 路的电压分压电路与第一路 V1 完全相同， 如图 3 所示， V2、 V3、 V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9、 V10、 V11、 V12、 V13、 V14、 V15。
39、、 V16 分别连接模拟开关芯片 U5 的 8 脚、 7 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A5/6 页 8 脚、 6 脚、 5 脚、 4 脚、 3 脚、 2 脚、 23 脚、 22 脚、 21 脚、 20 脚、 19 脚、 18 脚、 17 脚、 16 脚， 从而提供 16 路检测电压以供选通。 0023 如图 3 所示， 模拟开关芯片 U5 的 24 脚接 5V 电压输出端， 12 脚、 15 脚接地， 10 脚、 11 脚、 14 脚、 13 脚分别接主控芯片 U1 的 15 脚、 16 脚、 17 脚、 18 脚以供依次选通其中一路， 模拟开关芯片 U。
40、5 的 1 脚分别连接电容 C19、 钽电容 C18、 稳压二极管 D3 到地， 并连接到运算 放大器芯片 U6 的 3 脚， 运算放大器芯片 U6 的 4 脚连接到 -5V 电压输出端， 7 脚连接到 5V 电 压输出端， 运算放大器芯片的 6 脚连接到 2 脚， 并与主控芯片 U1 的 23 脚连接， 从而把 16 路 中选通的那一路电压数据传送到主控芯片 U1， 其中运算放大器电路作为电压跟随器， 消除 了负载变化对输出电压的影响。 0024 如图 5 所示， 传输电路有 2 路相同的 CAN 总线电路， 包括 CAN 收发器芯片 U7、 U8， 接插件 J18、 J19， 电阻 R45。
41、、 R46、 R47、 R49， 电容 C51、 C52。其中， CAN 收发器芯片 U7、 U8 采 用 Texas Instruments 公司的 SN65HVD230。 0025 CAN 收发器芯片 U7 的 1 脚接到主控芯片 U1 的 82 脚、 CAN 收发器芯片 U7 的 4 脚接 到电阻 R45 的一端， R45 的另一端接到主控芯片 U1 的 81 脚， CAN 收发器芯片 U7 的 3 脚与 3.3V 电压输出端连接， 同时并联一个电容 C51 到地， CAN 收发器芯片 U7 的 2 脚、 8 脚接地， CAN 收发器芯片 U7 的 7 脚连到一个电阻 R46 的一端， 。
42、是 CANH 连接端， CAN 收发器芯片 U7 的 6 脚连到电阻 R46 的另一端， 是 CANL 连接端 ； CAN 收发器芯片 U8 的 1 脚接到主控芯片 U1 的 92 脚、 CAN 收发器芯片 U8 的 4 脚接到电阻 R47 的一端， R47 的另一端接到主控芯片 U1 的 91 脚， CAN 收发器芯片 U8 的 3 脚与 3.3V 电压输出端连接， 同时并联一个电容 C52 到地， CAN 收 发器芯片 U8 的 2 脚、 8 脚接地， CAN 收发器芯片 U8 的 7 脚连到一个电阻 R49 的一端， 是 CANH 连接端， CAN 收发器芯片 U8 的 6 脚连到电阻 。
43、R49 的另一端， 是 CANL 连接端 ； 传输电路接受 来自主控芯片处理过的电压信号， 并将其通过 CAN 总线传至上位机， 安排 2 个 CAN 总线电路 是为防止一路不通， 可以又另一路备用。 0026 如图 6 所示， 主控电路包括主控芯片 U1、 双列压线座 P1、 晶振 Y1、 按键 S1、 单排针 插座 P3， 电阻 R1、 电容 C1、 C2、 C3、 C7、 C8、 C9、 C10、 C11、 C12、 C13。其中， 主控芯片 U1 采用 ST 公司的 STM32VC107。 0027 主控芯片 U1 的 90 脚、 77 脚、 72 脚、 76 脚、 89 脚、 14 。
44、脚分别与 JTAG 接口电路中双列 压线座 P1 的 1 脚、 3 脚、 5 脚、 7 脚、 9 脚、 13 脚、 15 脚连接， 双列压线座 P1 的 1 脚与 2 脚相连 接， 并与3.3V电压输出端连接， ， 双列压线座P1的4脚、 6脚、 8脚、 10脚、 12脚、 14脚、 16脚、 18 脚、 20 脚相连接并接地。主控芯片 U1 的 94 脚是 BOOT0 端， 接单排针插座的 P3 的 2 脚， 单排针插座 P3 的 3 脚与 3.3V 电压输出端连接， 1 脚接地， 这样当单排针插座 P3 的 1 脚与 2 脚连接， 即 BOOT0 置低电平时， 就能使用 JLink 插上 。
45、JTAG 接口电路进行程序的烧录与调试 ； 主控芯片 U1 的 12 脚、 13 脚与晶振电路的 25M 晶振 Y1 的两端连接， 同时晶振 Y1 的一端连 接一个电容 C1 到地， 晶振 Y1 的另一端连接一个电容 C3 到地 ； 主控芯片 U1 的 14 脚是开关 Reset， 连接到复位电路中的按键 S1 的一端， 电阻 R1 的一端， 电容 C2 的一端， 电阻 R1 的另 一端接到 3.3V 电压输出端， 按键 S1 的另一端与电容 C2 的另一端连接并接地 ； 主控芯片 U1 的 50 脚、 75 脚、 100 脚、 28 脚、 11 脚相连接， 并与 3.3V 电压输出端连接， 。
46、同时连接电容 C7、 C8、 C9、 C10、 C11 到地， 用以对主控芯片的供电电压进行滤波 ； 主控芯片 U1 的 22 脚与 3.3V 电压输出端连接， 同时连接电容 C12 到地， 主控芯片 U1 的 19 脚与 20 脚连接并接地， 主控芯 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A6/6 页 9 片 U1 的 21 脚与参考电压输出端连接， 同时连接电容 C13 到地。主控电路接受来自电压处 理电路的依次选通的每一路分压电压信号， 主控芯片 U1 自带有 12 位精度的 A/D 转换器， 对 分压模拟信号进行模数转换， 并给予 10 倍倍乘， 回复原先。
47、电压值， 再将此电压信号通过 CAN 传输电路进行传输。 0028 综上所述， 本发明涉及的系统可搭载到任意具备搭载条件的供电设备中， 可对多 达 16 路的充电电池进行实时充电电压的检测， 并可通过 CAN 总线进行长达 10Km 的数据传 输到上位机， 这样就可在远距离的控制端实时掌握供电设备的电池充电状况， 并及时发现 其中出现的问题， 为及时给予设备检修提供了可能。 说 明 书 CN 102353906 A CN 102353914 A1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102353906 A CN 102353914 A2/3 页 11 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102353906 A CN 102353914 A3/3 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 102353906 A 。