CN102025179A - 一种蓄电池管理控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓄电池的管理控制系统，安装在蓄电池的正、负两个电极与外部负载的两端之间，通过检测模块对蓄电池的电量电压进行检测，然后电池管理控制模块根据检测信号对蓄电池进行充电、供电的管理，对失效的蓄电池发出报警，自动或遥控蓄电池的退出及总电流回路的开关，能够准确的确定蓄电池的实际容量，从而确定蓄电池的性能，使用电电路能够可靠稳定的运行。

Description

一种蓄电池管理控制系统

技术领域

本发明涉及一种蓄电池，特别涉及蓄电池电能管理和控制系统。

背景技术

随着现代化建设的快速发展，能源需求增长和能源短缺都十分突出，尤其能源的大量低效能的消耗给环境污染带来了的严重影响。

蓄电池作为储存电能的作用环节，人们对蓄电池的安全可靠地连续工作有着很高的期待。例如功率要求较大的电动汽车、电动游船、高层楼房的电梯备用电源、太阳光伏发电设备中的蓄能电源中的蓄电池、医疗急救中的备用电源等都离不开蓄电池。

然而目前蓄电池的应用中，蓄电池的实际容量不易确定，用户无法知道自己使用的蓄电池充满之后，究竟充入了多少电量，使用一段时间之后用了多少电量，还剩多少电量，从而无法确定蓄电池的性能；同时现在使用蓄电池的时候都是很多电池串联在一起使用，当其中某一个出现故障的时候，整个电路就无法工作，工作可靠性低，而且维修的时候需要将所有的蓄电池都检测一遍来确定究竟是哪个坏了，维修成本很高。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种蓄电池的管理控制系统，能够对蓄电池的电量进行实时检测，并通过检测蓄电池的电量来确定故障蓄电池并将其隔离开，使其他蓄电池能够正常工作。

本发明的技术方案：一种蓄电池管理控制系统，包括检测模块，电池管理控制模块，分断驱动模块，供断电切换开关，数据存储模块，

检测模块，用于检测电池充电电流和放电电流以及电压，并将得到的电流和电压信号A/D转换；

电池管理控制模块，连接到所述检测模块上，用于接收检测模块的电流和电压信号，并根据接收的信号控制分断驱动模块；

分断驱动模块，连接供断电切换开关，用于接收电池管理控制模块的控制信号来驱动供断电切换开关；

供断电切换开关，设置在电池输出端与用电电路之间，用于将电池断开或接入用电电路；

数据存储模块，连接电池管理控制模块，用于存储电池管理控制模块接收的电流和电压数据。

作为优选，所述电池管理控制模块将接收的电流数据处理得到电池的充电电量、放电电量以及剩余电量。

作为优选，所述电池管理控制模块连接有数据显示模块，用于显示电池的充电电量、放电电量以及剩余电量。

作为优选，所述的检测模块采用的检测元件为霍尔电流传感器。

作为优选，所述电池管理控制模块连接有报警模块，用于警示电池电量异常。

作为优选，所述供断电切换开关设置在电池一侧输出端与用电电路之间

作为优选，所述供断电切换开关采用继电器开关，包括两个静触臂，第一静触臂、第二静触臂，一个动触臂，第一静触臂连接蓄电池的输出端，动触臂作为装了管理控制系统的蓄电池的输出端，接入到用电电路中，两组开关的第二静触臂之间相连；电池管理控制模块根据检测模块采集过来的电流数据，将电流数据进行时间累积计算得到蓄电池的电量，如果电池的剩余电量已经无法工作了，那电池管理控制模块会发出控制信号控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂与第一静触臂断开而与第二静触臂接通，蓄电池就与整个用电电路断开；当检测模块检测到换上的电池的电量恢复正常后，电池管理控制模块会控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂与第二静触臂断开而与第一静触臂接通，蓄电池重新接入到用电电路中。

作为优选，所述供断电切换开关采用场效应管开关，在蓄电池的输出端与管理控制系统的输出端之间设置两组场效应管开关，第一场效应管开关、第二场效应管开关，同时管理控制系统的两个输出端之间直接连接并且在中间设置第三场效应管开关，电池管理控制模块根据检测模块采集过来的电流数据，将电流数据进行时间累积计算得到蓄电池的电量，如果电池的剩余电量已经无法工作了，那电池管理控制模块会发出控制信号控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动第一、第二场效应管开关截止，第三场效应管开关导通，从而将蓄电池从用电电路中断开；当检测模块检测到换上的电池的电量恢复正常后，电池管理控制模块会控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动第一、第二场效应管开关导通，第三场效应管开关截止，蓄电池重新接入到用电电路中。

作为优选，所述电池管理控制模块连接有与外部通讯的通讯接口。

作为优选，蓄电池输出端连接有升降压处理模块，升降压处理模块将蓄电池本身的输出电压进行升压/降压处理之后作为电源来提供给本电池管理控制模块，当蓄电池的电压较大时，就进行降压处理，当蓄电池的电压过小时，就进行升压处理。

本发明的有益效果：

第一、通过检测模块对蓄电池输入输出电流采样检测，能够将电池充电电量、蓄能电量、放电电量、供电消耗、剩余电量等实时记录下来，并可以显示出来，可以让用户随时掌握蓄电池的工作状态和性能，能够根据电池的使用情况及时的处理。

第二、对突然的蓄电池失效，在工作中发生了意料之外的情况；如蓄电池电量急剧下降、内阻迅速增加、电动势消失、电池电压变负（已经损坏到不能再工作的地步了而成为了供电阻碍），内部损耗迅速增加而产生电池体发热、爆裂、燃烧等等；采取了将失效蓄电池隔离弹出的控制方法，保证在预期的时间内可以可靠地续航。

第三、采取了动态跟踪监测的控制措施，如果失效蓄电池被更换后，经过自动测试符合了替换要求时，控制电路自动重新让蓄电池接入工作状态，使蓄电池的检修和维护都非常方便。

第四、本发明的设计有一个通讯接口，在很多个蓄电池组合连接使用的时候，能够通过通讯接口将每个蓄电池配备的管理控制系统连接起来进行整合管理。

附图说明

图1为本发明实施例1的原理框图；

图2为本发明实施例1的结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4、图5为本发明实施例3的原理框图；

图6为本发明实施例4的原理框图；

图7、图8为本发明实施例5的原理框图。

具体实施方式

实施例1

如图1， 本管理控制系统1直接嵌入到蓄电池壳2内，本管理控制系统1上有两个输出端5，蓄电池的两个输出端3和本管理控制系统1上的两个输出端5之间设置有供断电切换开关4，本管理控制系统上的两个输出端5作为蓄电池使用时的输出端，即蓄电池与其他蓄电池串联接入到用电电路中去的时候，直接从本管理控制系统上的两个输出端5接出来就可。

如图2， 在蓄电池的一个输出端，输出端1负极（－）连接有检测模块的采样电阻，采样电阻连接A/D转换电路，A/D转换电路接入到电池管理控制模块，电池管理控制模块连接分断驱动模块，分断驱动模块控制着供断电切换开关，供断电切换开关采用继电器，包括两个静触臂K1、K3，第一静触臂K1、第二静触臂K3，一个动触臂K2，第一静触臂K1连接蓄电池的输出端，动触臂K2作为装了管理控制系统的蓄电池的输出端，接入到用电电路中，两组开关的第二静触臂K3之间相连。动触臂K2受分断驱动模块控制可分别选择与两个静触臂K1、K3中的一个接通，而与另外一个断开，当动触臂K2与第一静触臂K1接通，蓄电池作为一个正常的蓄电池接入到用电电路中，当动触臂K2与第一静触臂K1断开而与第二静触臂K3接通后，蓄电池就与整个用电电路断开，相当于蓄电池的两个输出端短路，从而将蓄电池从用电电路中弹出隔开。

当装有管理控制系统的蓄电池很多个串联起来接入到用电电路中进行供电使用的时候，蓄电池对外放电，检测模块的采样元件采用采样电阻对输出电流进行采样，然后经过A/D转换电路进行A/D转换，转换后的数字信号传输到电池管理控制模块，在蓄电池整个的放电过程中，采样电阻实时的进行采样，通过对采样电流的时间累积，电池管理控制模块得到整个放电过程的放电电量，即用户使用了多少电量；同样当蓄电池没电的时候对其充电，在充电过程中，采样电阻对输入的电流进行采样，最后电池管理控制模块得到整个充电过程中充入的充电电量，电池管理控制模块将每次得到的充电电量、放电电量存储在数据存储模块中，这样每次充入了多少电量，使用了多少电量，还剩多少电量都可以得到。

电池管理控制模块根据检测模块采集过来的电流数据，将电流数据进行时间累积计算得到蓄电池的电量情况，如果电池的剩余电量已经无法工作了，那电池管理控制模块会发出控制信号控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂K2与第一静触臂K1断开而与第二静触臂K3接通，蓄电池就与整个用电电路断开，从而将蓄电池从用电电路中弹出隔开，用电电路中的其他部件以及其余为电路供电的蓄电池能够正常工作而不受影响。将不能工作的蓄电池拿掉，换上能够工作的电池，由于检测模块是实时检测，所以当检测模块检测到换上的电池的电量电压恢复正常后，电池管理控制模块会控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂K2与第二静触臂K3断开而与第一静触臂K1接通，这样又重新将蓄电池作为一个正常的蓄电池接入到用电电路中，既不会影响用电电路的正常工作，同时检修更换也非常的方便。

同时检测模块根据采样电阻的采样电流得到蓄电池的电压，对蓄电池的端电压进行检测，当检测到蓄电池的端电压出现异常情况，也会将蓄电池进行断开隔离的动作。

在本发明中可以设置数据显示模块，连接到电池管理控制模块，电池管理控制模块得到的各种电池的参数，如充电电量、放电电量以及剩余电量都可以显示在上面，方便用户查询。数据显示模块可以采用LED数码管或者液晶显示屏显示。

电池管理控制模块连接有报警模块，用于警示电池电量异常，当电池的电量不足以支持其继续工作的时候，报警模块就会警示，报警模块采用LED灯光闪烁，蜂鸣器呼叫等方式报警。

电池管理控制模块连接有通讯接口，在很多个蓄电池组合连接使用的时候，能够通过通讯接口将每个蓄电池配备的管理控制系统连接起来进行整合管理。

蓄电池输出端连接有升压处理模块，升压处理模块将蓄电池本身的输出电压进行升压/降压处理之后作为电源来提供给本电池管理控制模块。

本发明中还设置有手动复位按钮，当刚出厂的蓄电池装上本发明的管理控制系统的时候，通过按动复位按钮，控制分断切换开关切换，使蓄电池接入到用电电路中去。

实施例2

如图3，与实施例1相比，本实施例的管理控制系统是外挂在蓄电池壳2外，蓄电池的两个输出端3通过接线分别接入到管理控制系统1上的两个输出端5，蓄电池与管理控制系统分开设置，这样更换电池的时候会更加的方便。本实施例的其他技术特征与实施例1相同。

实施例3

如图4、5，与实施例1、2相比，本实施例的供断电切换开关只设置一组，设置在蓄电池输出端的一端，正极端（+）（如图4）或者负极端（－）（如图5），供断电切换开关同样采用继电器，包括两个静触臂，第一静触臂K1、第二静触臂K3，一个动触臂K2，第一静触臂K1连接蓄电池的一个输出端（正极端（+）或者负极端（－）），动触臂K2作为装了管理控制系统的蓄电池的输出端，接入到用电电路中，第二静触臂K3与蓄电池的另外一个输出端（负极端（－）或者正极端（+））相连。动触臂K2受分断驱动模块控制可分别选择与两个静触臂K1、K3中的一个接通，而与另外一个断开，当动触臂K2与第一静触臂K1接通，蓄电池作为一个正常的蓄电池接入到用电电路中，当动触臂K2与第一静触臂K1断开而与第二静触臂K3接通后，蓄电池就与整个用电电路断开，相当于蓄电池的两个输出端短路，从而将蓄电池从用电电路中弹出隔开。设置一组开关同样可以使蓄电池断开或者接入到用电电路中，节省了成本。

实施例4

如图6，本实施例与前面不同之处在于，一是供断电切换开关采用的是场效应管开关，在蓄电池的输出端与管理控制系统的输出端之间设置两组场效应管开关，第一场效应管开关U1、第二场效应管开关U2，同时管理控制系统的两个输出端之间通过一根线直接连接，并且在中间设置第三场效应管开关U3，当蓄电池电量不足需要断开时，分断驱动模块驱动第一、第二场效应管开关U1、U2截止，第三场效应管开关U3导通，从而将蓄电池从电路中断开，输出端之间直接接通短路，用电电路的其余部分不受影响。场效应管开关所需要的驱动电流较小，同时体积小，能够使整个系统更易于集成化、模块化。

本实施例与前面另一处不同在于，检测模块选用的检测采样元件为霍尔电流传感器，霍尔电流传感器能够采样更大的电流(大于2000A)，从而能够应用于更大电流的蓄电池。

实施例5

如图7、8，本实施例与实施例4不同之处在于，本实施例在蓄电池的输出端与管理控制系统的输出端之间设置的场效应管开关U1、U2改为一个，设置在正极端（+）的第一场效应管开关U1（如图7）或者负极端（－）的第二场效应管开关U2（如图8），当蓄电池电量不足需要断开时，分断驱动模块驱动第一场效应管开关U1或第二场效应管开关U2截止，第三场效应管开关U3导通，从而将蓄电池从电路中断开，输出端之间直接接通短路，用电电路的其余部分不受影响。设置一个场效应管开关同样可以使蓄电池断开或者接入到用电电路中，节省了成本。

Claims (10)

1.一种蓄电池管理控制系统，包括检测模块，电池管理控制模块，分断驱动模块，供断电切换开关，数据存储模块，其特征在于；

检测模块，用于检测电池充电电流和放电电流以及电压，并将得到的电流和电压信号A/D转换；

电池管理控制模块，连接到所述检测模块上，用于接收检测模块的电流和电压信号，并根据接收的信号控制分断驱动模块；

分断驱动模块，连接供断电切换开关，用于接收电池管理控制模块的控制信号来驱动供断电切换开关；

供断电切换开关，设置在电池输出端与用电电路之间，用于将电池断开或接入用电电路；

数据存储模块，连接电池管理控制模块，用于存储电池管理控制模块接收的电流和电压数据。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述电池管理控制模块将接收的电流数据处理得到电池的充电电量、放电电量以及剩余电量。

3.根据权利要求2所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述电池管理控制模块连接有数据显示模块，用于显示电池的充电电量、放电电量以及剩余电量。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述的检测模块采用的检测元件为霍尔电流传感器。

5.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述电池管理控制模块连接有报警模块，用于警示电池电量异常。

6.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述供断电切换开关设置在电池一侧输出端与用电电路之间。

7.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述供断电切换开关采用继电器开关，包括两个静触臂，第一静触臂（K1）、第二静触臂（K3），一个动触臂（K2），第一静触臂（K1）连接蓄电池的输出端，动触臂（K2）作为装了管理控制系统的蓄电池的输出端，接入到用电电路中，两组开关的第二静触臂（K3）之间相连；电池管理控制模块根据检测模块采集过来的电流数据，将电流数据进行时间累积计算得到蓄电池的电量，如果电池的剩余电量已经无法工作了，那电池管理控制模块会发出控制信号控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂（K2）与第一静触臂（K1）断开而与第二静触臂（K3）接通，蓄电池就与整个用电电路断开；当检测模块检测到换上的电池的电量恢复正常后，电池管理控制模块会控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动动触臂（K2）与第二静触臂（K3）断开而与第一静触臂（K1）接通，蓄电池重新接入到用电电路中。

8.根据权利要求4所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述供断电切换开关采用场效应管开关，在蓄电池的输出端与管理控制系统的输出端之间设置两组场效应管开关，第一场效应管开关（U1）、第二场效应管开关（U2），同时管理控制系统的两个输出端之间直接连接并且在中间设置第三场效应管开关（U3），电池管理控制模块根据检测模块采集过来的电流数据，将电流数据进行时间累积计算得到蓄电池的电量，如果电池的剩余电量已经无法工作了，那电池管理控制模块会发出控制信号控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动第一、第二场效应管开关（U1、U2）截止，第三场效应管开关（U3）导通，从而将蓄电池从用电电路中断开；当检测模块检测到换上的电池的电量恢复正常后，电池管理控制模块会控制分断驱动模块，分断驱动模块驱动第一、第二场效应管开关（U1、U2）导通，第三场效应管开关（U3）截止，蓄电池重新接入到用电电路中。

9.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，所述电池管理控制模块连接有与外部通讯的通讯接口。

10.根据权利要求1所述的一种蓄电池管理控制系统，其特征在于，蓄电池输出端连接有升降压处理模块，升降压处理模块将该蓄电池本身的输出电压进行升压或降压处理之后作为电源来提供给本电池管理控制模块。

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