BTS电池检测系统硬件说明.docx
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BTS电池检测系统硬件说明
BTS电池检测系统（串口版）硬件说明
共11页
（包括封面）
深圳市新威尔电子有限公司
二零零九年一月
目录
1小功率BTS电池检测系统3
1.1下位机外观结构及组成3
机箱前面板示意图3
机箱后面板示意图3
与上位机（PC）的连接3
1.2下位机硬件的工作流程3
电源供电过程4
指令执行过程4
通道数据采样反馈过程5
1.3BTS小电流设备的安装与调试5
1.4电池夹具5
2大功率BTS电池检测系统6
2.1大功率BTS主要硬件结构6
2.2大功率BTS工作流程6
2.3主要硬件介绍7
2.3.1下位机板功能7
2.3.2CCDC通道板功能7
2.3.3防干扰板功能8
2.3.4防反接板功能8
2.3.5电阻箱功能9
2.3.6散热器功能9
2.4大功率BTS设备设计实例9
设计步聚9
单通道所需电源个数10
单通道CCDC通道板的个数10
确定机箱型号10
2.5大功率BTS常见故障11
振动11
干扰11
反接11
1小功率BTS电池检测系统
小功率BTS串口版工作模式通常是由上位机直接与下位机串联工作，实现对下位机的控制。
上位机（PC计算机）部分主要由数据分析软件（BTSDA7.0）与客户端控制软件（TC53）组成。
1.1下位机外观结构及组成
机箱前面板示意图
1
电源及状态指示灯
2电源开关
3通道工作指示灯（共八个）
4电池上下夹具（中间夹电池）
5164插座，连接鳄鱼夹具
机箱后面板示意图
1
通讯口插座
2
电源插座
3通讯线
与上位机（PC）的连接
1
（①）RS-232通讯口，与（③）通讯线一端相连；
2
（②）电源接220V交流电；
3（③）通讯线的另一端用来连接上位机（PC电脑）。
1.2下位机硬件的工作流程
电源供电过程
1.接入220V的市电后，由变压器转换为12V的交流电，然后经过整流器输出12V的直流电，至L7808与L7908两个稳压器件，然后由L7808与L7908分别输出+8V与-8V的电压为主板元器件供电；
2.接入220V的市电后，由变压器转换为12V的交流电，然后经过整流器输出12V的直流电，至电源管理芯片，输出5V的直流电为CPU供电；
3.接入220V的市电后，由变压器转换为12V的交流电，然后经过整流器输出12V的直流电，至继电器为其供电。
指令执行过程
上位机发出的充\放电指令包括两部分内容：
一是充\电的指令，另一部分是充\放电指令电流、电压的具体数值。
由接上、下位机的通讯线将指令传递给下位机的串口端口，再将指令发送给CPU。
CPU接到指令后同时进行两路操作：
•发出充\放电指令：
CPU将充\放电指令发送给4094芯片，由4094芯片识别是充电还是放电指令后，发给继电器一个控制信号，如果是充电控制信号，继电器将打开充电开关，将通道与充电电路接通；放电控制信号与充电相同；
•充\放电流、电压数值：
上位机传送给CPU的指令是数字信号，经过D\A转换为模拟信号后，发送至OP07芯片进行运算放大操作，OP07芯片会根据信号的强度计算出充\放电指令具体的数值，然后将这个数值信号发送给MOS管，MOS管接到指令后，给出充\放电电流、电压的具体数值至通道；
由以上两步操作即可实现通道执行充\放电指令的操作。
通道数据采样反馈过程
通道采样数据的反馈信息包括电流采样数据与电压采样数据两部分，对电流的数据采样是通过与通道连接的分流器来执行的，然后经过A\D转换后送入CPU；电压的采样数据是通过采样电路把采样电压数值传送给14051芯片，然后经过A\D转换后送入CPU，CPU接收到电流、电压的采样信号后，通过串口端口直接发送反馈给上位机，此时便完成了一次指令执行和数据反馈的过程，一般数据采样的周期为1秒一次。
此外，散热器与风扇的功能用于排出下位机主板工作时的热量，降低系统风险性。
1.3BTS小电流设备的安装与调试
该项步骤请参见《BTS小电流设备的安装与调试作业指导书》。
1.4电池夹具
BTS系列电池检测系统有三种夹具，分别为通用电池夹具，鳄鱼夹具以及聚合物夹具，以下为三种夹具外形以及使用方法：
通用电池夹具：
适用于夹持各类圆柱及方形电池，下档板固定，上档板可以上下移动，以适应不同长度的电池。
钢壳机身的下夹具接电池的负极，上夹具接电池的正极，即上正下负，而铝壳机身的电池接入与钢壳相反，即上负下正。
鳄鱼夹具：
每套夹具各有大小2个鳄鱼夹，分为红、黑2种颜色。
当检测电流时，大红鳄鱼夹连接电池正极，大黑鳄鱼夹连接电池负极；当检测电压时，小红鳄鱼夹接电池正极，小黑鳄鱼夹接电池负极。
聚合物夹具：
适合于块状电池，左边接电池正极，右边接电池负极。
2大功率BTS电池检测系统
大功率BTS定义：
一般而言，超过10A的电流，我们都归类为大功率。
大功率BTS串口版工作模式通常是由上位机直接与下位机串联工作，实现对下位机的控制。
上位机（PC计算机）部分主要由数据分析软件（BTSDA7.0）与客户端控制软件（TC53）组成。
下位机主要由下位机板，防反接板，电源，电阻箱，CCDC通道板，防干扰板，散热器，机箱等几大部分组成。
2.1大功率BTS主要硬件结构
图1大功率BTS硬件结构图
2.2大功率BTS工作流程
图2大功率BTS工作流程
2.3主要硬件介绍
2.3.1下位机板功能
图3下位机板功能图
1.接收从上位机或中位机传来的操作指令；
2.将指令转换为DA信号给CCDC通道板发出相应的控制指令；
3.用分流器采集通道运行数据，然后转换为AD信号，反馈给中位机或上位机。
2.3.2CCDC通道板功能
CCDC通道板是下位机与通道之间的操作开关，当接收到从下位机传来的控制指令后，立刻做出相应的充、放电的指示命令，使得相应通道启动工作任务。
2.3.3防干扰板功能
图4防干扰板功能图
防干扰板主要作用是使充放电任务隔离，避免充，放电过程中双方电流干扰现象。
其工作原理为首先判断CCDC下达的是充电还是放电命令，如果是充电命令，防干扰板就断开放电线路的连接，如是放电命令，则断开充电线路的连接。
防干扰板接在CCDC通道板上，一般一块CCDC通道板接一块防干扰板。
2.3.4防反接板功能
图5防反接板功能图
防反接板是与CCDC通道板和通道相连，其作用是防止电池正负极接反而导致的短路现象。
具体实现方法为：
防反接板上设置了一个基准电压，通过与采样电压相比较，若结果产生高电平，则认为是电池正负极没有接反，即打开通道；若为低电平，说明电池正负极接反，立即关闭通道，停止操作。
2.3.5电阻箱功能
当大电流BTS的电流电压特别大时，需加增加电阻阻值来降低压降与功率，从而可降低大电压电流设备的系统风险性。
超过6000W功率需配至少一个电阻。
2.3.6散热器功能
散热器连接在CCDC通道板上，防止因元器件工作时所产生的过热现象，大功率设备都采取大散热器型号为A409-88-50-360或小散热器型号为A409-35.5-11-21配合工作。
2.4大功率BTS设备设计实例
如客户需要50V30A4通道BTS检测设备，需如何设计？
设计步聚
采用电压串联，电流并联方式可实现增大电压，扩大功率需求。
流程实现可参见下图：
图6大功率BTS硬件结构设计流程
单通道所需电源个数
按照所选电压应大于客户要求电压2V为宜，故应选用55V8.3A型号电源，将其电压降低3V；实际要求电流为30A，需串联4个电源来实现电流供给，即30A/8.3A，选择4为宜；由于四个通道，每通道串联4个电源，故需采用16个电源，通常一层机箱可装12个电源，需设计2层机箱。
单通道CCDC通道板的个数
由52V*30A可知功率约1600W，一个CCDC通道板最大功率为240W，1600W/240W可知需约7个CCDC，为了使设备更加有效的工作，通常功率要设计得略高于需求功率，故选择8个CCDC为宜，共4个通道，8*4=32个，通常一层机箱可装6个CCDC通道板，故选择6层为宜。
确定机箱型号
6层CCDC通道板+2层电源+1层防反接板+1层下位机板=10层。
每层机箱3U高，故应选择30U的机箱。
通常有多少U就有多少风扇，应选30个风扇。
2.5大功率BTS常见故障
振动
故障现象：
振动现象通常反应在给电池充电的电流不准，影响工作效率。
解决办法：
通过改变复反馈回路的振幅条件来解决，即改变振幅的项位或振幅。
干扰
故障现象：
启动多通道操作时，单通道充/放电功率大之后，充/放电工作互相干扰，即充电工作时，放电也工作。
解决办法：
加个防干扰板，实现充/放电的隔离操作，以同一个通道为例，当充电任务进行时，防干扰板会将这个通道的放电电路断开，使充电任务不受影响。
反接
故障现象：
将电池的正负极与通道上的正负极接反，电压电流大时会产生事故。
解决办法：
加一个防反接板，当发现了电池接反了后，直接关闭通道，停止操作。
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