CN102170160B - 可充电电池配套装置 - Google Patents

Abstract

一种可充电电池配套装置，安装有载波通信模块，电池包经由通信线再经由载波通信模块再经由电力线再经由另一个载波通信模块与终端设备进行信号通信。电池包中安装有电池管理模块。电池管理模块经由通信线再经由载波通信模块再经由充电器再经由电力线再经由另一个载波通信模块与终端设备进行信号通信。使用电力线载波通信模块将电池包的数据传输到终端设备上分析，显示和打印，对分析和掌握电池包的性能很有帮助，对维护电池包很有帮助。

Description

可充电电池配套装置

技术领域

使用可充电电池包的各类设备、电动工具、各种电动车正在迅速普及，电池包，例如电动车上使用的动力电池包，在使用过程中需要维护，电池包中电池的电压、电流、容量、温度和每节的过充电压、过放电压、充电电流、放电电流、充电均衡、放电均衡、容量、温度、充放电曲线等数据对了解电池包的性能，对电池包维护都很重要。在电池包充电时通过电力线载波通信模块将这些数据传输到终端设备上分析，显示和打印，对分析和掌握电池包的性能很有帮助，对维护电池包很有帮助。使用电力线载波通信模块是最适用，对周围环境影响最小，成本最低的手段。

背景技术

电池包在使用过程中需要及时维护，电池包中电池的电压、电流、容量、温度和每节的过充电压、过放电压、充电电流、放电电流、充电均衡、放电均衡、容量、温度、充放电曲线等数据对了解电池包的性能，对电池包维护都很重要。电池包如果不及时维护，电池包的性能就会下降，电池包的功率和放电时间就会减小。以往都是等到电池包完全不能使用了再去维护和更换，这样会耽误时间，影响人们的工作和生产。

发明内容

本发明正是为了解决现有技术中的上述问题而完成的，其目的是，使用电力线载波通信模块将电池包的数据传输到终端设备上分析，显示和打印，对分析和掌握电池包的性能很有帮助，对维护电池包很有帮助。

为了解决上述任务，本发明采用的技术方案是：

一种可充电电池配套装置，把电力线的电压整流后给可充电电池包充电，可充电电池配套装置中安装有载波通信模块；电池包经由通信线再经由载波通信模块再经由电力线再经由另一个载波通信模块与终端设备进行信号通信。所述可充电电池配套装置是充电器。所述电池包中安装有电池管理模块。

一种可充电电池配套装置，安装有电池管理模块和载波通信模块；电池管理模块经由通信线再经由载波通信模块再经由充电器再经由电力线再经由另一个载波通信模块与终端设备进行信号通信。所述可充电电池配套装置是电池管理模块。所述充电器安装有载波旁路电容。所述电池包给电动车提供动力电源。

附图说明

图1是可充电电池配套装置在实施例1中的示意图；

图2是电池管理模块与电池连接的电路图；

图3是可充电电池配套装置在实施例2中的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例1：

如图2所示，电池包100(虚线框内)包括：电池管理模块或称电池保护模块(芯片)U1，电池BT1，电池BT2，电池BT3，放电控制MOS管DCH，充电控制MOS管CH，二极管D1，二极管D2，电流采样电阻R4，均衡控制MOS管Q1，均衡控制MOS管Q2，均衡控制MOS管Q3，均衡电阻R1，均衡电阻R2，均衡电阻R3。元件U1，DCH，CH，D1，D2，R4，Q1，Q2，Q3，R1，R2和R3安装在一块电路板上称为电池保护板或电池管理板(模块)。本实施例是以三节电池的电池包来说明实施方案，电池包还可以是由任意节电池串联或并联组成。电池包100可以用在电动自行车(电动车)上给电动自行车(电动车)提供动力用电源。[0012]电池包100的电路图如图2所示，假设本电池包有3节电池串联组成，分别是电池BT1，BT2和BT3。电池BT1的正极连接“VT+”端，BT1的负极连接BT2的正极，BT2的负极连接BT3的正极，BT3的负极连接采样电阻R4的一端，采样电阻R4的另一端连接MOS管DCH的源极，MOS管DCH的漏极连接MOS管CH的漏极，MOS管CH的源极连接“VT-”端。U1电池管理模块或称电池保护模块(芯片)，U1对电池包100中的各节电池的过充电压、过放电压、充电电流、放电电流、充电均衡、放电均衡、温度进行监测，管理和保护。U1可以从市场上购买，也可以用单片机(单片计算机)制成。U1的管脚VC1连接电池BT1的正极，U1的管脚VC2连接电池BT1的负极，U1通过管脚VC1和VC2检测电池BT1的电压。管脚VC1的内部有模拟信号放大器，有模拟前端，还有模/数(A/D)转换器。U1的管脚VC2的内部电路结构与管脚VC1一样。管脚VC1和管脚VC2把电池BT1的电压信号经由模拟信号放大器放大后，经由模/数(A/D)转换器转换成数字信号。U1的内部有微处理器，数据储存器，程序储存器等。U1内部的微处理器比较电池BT1的电压，即比较电池BT1的电压的数字信号。U1的管脚VC3或VC4内部的电路结构与管脚VC1一样。管脚VC2和VC3检测电池BT2的电压。管脚VC3和VC4检测电池BT3的电压。

R4是电流采样电阻，当电池包的总电流，也就是流经电池BT3和BT2和BT1的电流，流经R4时，在R4上产生压降，U1通过采样端VIN1和VIN2采样R4上的电压，U1计算出流经R4的总电流。

充电电流流经MOS管CH，流经二极管D2，流经采样电阻R4，给电池BT3，BT2和BT1充电。图2中VC表示充电电源。

电池BT1，BT2和BT3的放电电流流经电阻R4，MOS管DCH和二极管D1向负载RL放电，负载RL可以是电动车上的电动机或电器。

U1的管脚COP连接MOS管CH的栅极，控制MOS管CH关断或导通，从而控制充电电流关断或接通。U1的管脚DOP连接MOS管DCH的栅极，控制MOS管DCH关断或导通，从而控制放电电流关断或接通。

U1的管脚CB1连接MOS管Q1的栅极，控制MOS管Q1关断或导通，从而控制对电池BT1进行均衡。在对电池充电或放电过程中，U1通过管脚VC1和VC2检测电池BT1两端的电压，当该电压在均衡范围时，U1通过管脚CB1控制MOS管Q1导通，均衡电流从电阻R1流经MOS管Q1对电池BT1进行均衡。

U1的管脚CB2连接MOS管Q2的栅极，控制MOS管Q2关断或导通，从而控制对电池BT2进行均衡。在对电池充电或放电过程中，U1通过管脚VC2和VC3检测电池BT2两端的电压，当该电压在均衡范围时，U1通过管脚CB2控制MOS管Q2导通，均衡电流从电阻R2流经MOS管Q2对电池BT2进行均衡。

U1的管脚CB3控制MOS管Q3关断或导通，从而控制对电池BT3进行均衡。在对电池充电或放电过程中，U1通过管脚VC3和VC4检测电池BT3两端的电压，当该电压在均衡范围时，U1通过管脚CB3控制MOS管Q3导通，均衡电流从电阻R3流经MOS管Q3对电池BT3进行均衡。

U1的管脚RXD和TXD是串行口UART通信线，U1可以通过管脚RXD和TXD与外部通信。U1将电池包100的电压、电流或温度等数据，将每节电池BT1，BT2和BT3的数据，例如，每节电池的过充电压，过放电压，均衡电压，均衡电流，充电电流，放电电流，温度等数据通过串行口通信线RXD和TXD输出到其它设备。U1的通信口可以是异步串行通信口UART、同步串行通信口SPI、IIC通信口、USB通信口等。

在充电时，当电池BT1、BT2或BT3中的任一节的电压达到过充电压时，或充电电流超过最大充电允许电流时，U1通过管脚COP关断充电控制MOS管CH₃从而关断充电电流。

在放电过程中，当电池BT1、BT2或BT3中的任一节的电压降到过放电压时，或放电电流超过最大放电允许电流时，U1通过管脚DOP关断放电控制MOS管DCH，从而关断放电电流。

充电器是电池包的外部设备，当电池包需要充电时连接充电器对电池包进行充电。

如图1所示，传统的充电器200由变压元件和整流电路组成，也称变压元件和整流电路200。变压元件例如变压器的输入端连接市电电网交流AC220V电力线。变压元件例如变压器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端输出直流电压，整流电路将交流电整流成直流电。变压元件和整流电路200的输出端就是整流电路的输出端，连接电池包100的充电输入端，也就是充电器500的正极输出端“+”连接电池包100的“VT+”端，充电器500的负极输出端“-”连接电池包的“VT-”端。本实施例的充电器500，图1中虚线框500，由变压元件和整流电路200和电力线载波通信模块300组成。

电力线载波通信(数据)模块以低压电力线作为信号(数据)传输的媒体。也适用于平行线或双绞线等传输媒体。信号或数据用50KHz-350KHz之间的载波频率进行调频，此载波信号通过低压电力线向远方传送，载波中心频率为127KHZ。电力线载波通信模块在市场上可以购买到。

如图1所示，电力线载波通信模块(载波通信模块)300的两个“AC”端分别连接在电力线(AC220V)的火线L和地线N上。载波通信模块300的管脚RXD和TXD是串行口UART通信线，分别连接电池包100的通信管脚RXD和TXD。载波通信模块300通过串行口通信线RXD和TXD读取电池包100的数据，把该数据调制在载波信号上后，把载波信号施加在电力线上，载波信号通过电力线向远方传播。载波通信模块300还可以把电力线上的载波信号接收下来解调后，把解调后的数据信号通过串行数据线RXD和TXD输出给电池包100。

如图1所示，终端设备400可以是一台个人计算机(PC)，也可以是一台由微处理器做成的设备。终端设备400可以安装在离充电器500较远的地方。另一个电力线载波通信模块300的两个交流输入端AC分别连接在终端设备400的两根交流输入线AC上。终端设备400的两根交流输入线AC分别连接在市电电网AC220V电力线的火线L和地线N上。终端设备400的异步串行口(RS232)通信线RXD和TXD分别连接另一个电力线载波通信模块300的异步串行口通信端RXD和TXD。另一个电力线载波通信模块300从电力线上接收电池包100发送来的数据，把该数据解调后通过串行口通信线RXD和TXD传输给终端设备400。终端设备400在显示器LCD上显示电池包100发送来的数据。

终端设备400还可以将命令或数据通过另一个电力线载波通信模块300发送给电池包100。

本发明的实施例2：

本实施例中含有实施例1中相同的内容，对于这些与实施例1相同的内容这里不再重复说明。

如图3所示，电池包600(虚线框内)包括：实施例1中的电池包100(图2)在本实施例中称这为电池管理部100，和电力线载波通信模块300。本实施例中的电池管理部100与实施例1中的电池包100功能完全一样。在图3中，载波通信模块300的一个管脚AC连接电池管理部100的管脚“VT+”，载波通信模块300的另一个管脚AC连接电池管理部100的管脚“VT-”。载波通信模块300的两个通信管脚RXD和TXD分别连接电池管理部100的两个通信管脚RXD和TXD，用于电池管理部100与载波通信模块之间进行数据通信。

如图3所示，电池管理部100的管脚“VT+”经由充电线连接充电器200的“+”正电压输出端，电池管理部100的管脚“VT-”经由充电线连接充电器200的“-”负电压输出端。载波通信模块300将载波信号通过其管脚AC施加在充电线上。充电器200的两个AC端分别连接市电电网AC220V电力线的火线L和地线N。电容C1的一端连接充电器200的“+”正电压输出端，电容C1的另一端连接充电器200的一个交流电压输入端AC。电容C2的一端连接充电器200的“-”负电压输出端，电容C2的另一端连接充电器200的另一个交流电压输入端AC。电容C1和电容C2的容量值选择，使得对载波通信模块300的载波频率信号容抗小，电容C1和电容C2让该载波信号可以通过，而对低频市电电网交流电信号(频率50HZ)容抗大，不让市电交流电通过，例如C1＝C2＝1000PF。电容C1和电容C2称为载波信号旁路电容。电容C1和电容C2可以安装在充电器200的内部。

这样，电池包600中的电池管理部100经由载波通信模块300再经由充电线再经由充电器200(即经由电容C1和电容C2)再经由电力线(火线L和地线N)再经由另一个载波通信模块300与终端设备400进行数据通信(交换)。

Claims (9)

1.一种可充电电池配套装置，把电力线的电压整流后给可充电电池包充电，其特征在于，可充电电池配套装置中安装有电力线载波通信模块；电池包经由通信线再经由电力线载波通信模块再经由电力线再经由另一个电力线载波通信模块与终端设备进行信号通信；电力线载波通信模块的两个“AC”端分别连接在电力线的火线和地线上；电力线载波通信模块的管脚RXD和TXD是串行口UART通信线，分别连接电池包的通信管脚RXD和TXD；另一个电力线载波通信模块的两个交流输入端AC分别连接在终端设备的两根交流输入线AC上；终端设备的两根交流输入线AC分别连接在市电电网AC220V电力线的火线和地线上；终端设备的异步串行口通信线RXD和TXD分别连接另一个电力线载波通信模块的异步串行口通信端RXD和TXD；另一个电力线载波通信模块从电力线上接收电池包发送来的数据，把该数据解调后通过串行口通信线RXD和TXD传输给终端设备；终端设备是一台个人计算机，或者是一台由微处理器做成的设备；可充电电池配套装置是电池包的外部设备，当电池包需要充电时连接可充电电池配套装置对电池包进行充电。

2.如权利要求1所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述可充电电池配套装置是充电器。

3.如权利要求1所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述电池包中安装有电池管理模块；电池管理模块(U1)的管脚VC1连接电池BT1的正极，电池管理模块(U1)的管脚VC2连接电池BT1的负极，电池管理模块(U1)通过管脚VC1和VC2检测电池BT1的电压；电池管理模块(U1)的管脚VC2和VC3检测电池BT2的电压；电池管理模块(U1)的管脚VC3和VC4检测电池BT3的电压；电池管理模块(U1)的管脚COP连接MOS管CH的栅极，控制MOS管CH关断或导通，从而控制充电电流关断或接通；电池管理模块(U1)的管脚DOP连接MOS管DCH的栅极，控制MOS管DCH关断或导通，从而控制放电电流关断或接通；电池管理模块(U1)的管脚CB1连接MOS管Q1的栅极，控制MOS管Q1关断或导通，从而控制对电池BT1进行均衡；电池管理模块(U1)的管脚CB2连接MOS管Q2的栅极，控制MOS管Q2关断或导通，从而控制对电池BT2进行均衡；电池管理模块(U1)的管脚CB3控制MOS管Q3关断或导通，从而控制对电池BT3进行均衡；当电池包的总电流，也就是流经电池BT3和BT2和BT1的电流，流经电流采样电阻R4时，在电流采样电阻R4上产生压降，电池管理模块(U1)通过采样端VIN1和VIN2采样电流采样电阻R4上的电压，电池管理模块(U1)计算出流经电流采样电阻R4的总电流。

4.如权利要求1所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述电池包给电动车提供动力电源。

5.一种可充电电池配套装置，安装在电池包中，其特征在于，安装有电池管理模块和电力线载波通信模块；电池管理模块经由通信线再经由电力线载波通信模块再经由充电器再经由电力线再经由另一个电力线载波通信模块与终端设备进行信号通信；电力线载波通信模块的一个管脚AC连接电池管理部(100)的管脚“VT+”，电力线载波通信模块的另一个管脚AC连接电池管理部(100)的管脚“VT-”；电力线载波通信模块的两个通信管脚RXD和TXD分别连接电池管理部(100)的两个通信管脚RXD和TXD，用于电池管理部(100)与电力线载波通信模块之间进行数据通信；电池管理部(100)的管脚“VT+”经由充电线连接充电器的正电压输出端(+)，电池管理部(100)的管脚“VT-”经由充电线连接充电器的负电压输出端(-)；电力线载波通信模块将载波信号通过其管脚AC施加在充电线上；充电器的两个AC端分别连接市电电网AC220V电力线的火线和地线；电容C1的一端连接充电器的正电压输出端(+)，电容C1的另一端连接充电器的一个交流电压输入端AC；电容C2的一端连接充电器的负电压输出端(-)，电容C2的另一端连接充电器的另一个交流电压输入端AC；电池管理模块(U1)的管脚VC1连接电池BT1的正极，电池管理模块(U1)的管脚VC2连接电池BT1的负极，电池管理模块(U1)通过管脚VC1和VC2检测电池BT1的电压；电池管理模块(U1)的管脚VC2和VC3检测电池BT2的电压；电池管理模块(U1)的管脚VC3和VC4检测电池BT3的电压；电池管理模块(U1)的管脚COP连接MOS管CH的栅极，控制MOS管CH关断或导通，从而控制充电电流关断或接通；电池管理模块(U1)的管脚DOP连接MOS管DCH的栅极，控制MOS管DCH关断或导通，从而控制放电电流关断或接通；电池管理模块(U1)的管脚CB1连接MOS管Q1的栅极，控制MOS管Q1关断或导通，从而控制对电池BT1进行均衡；电池管理模块(U1)的管脚CB2连接MOS管Q2的栅极，控制MOS管Q2关断或导通，从而控制对电池BT2进行均衡；电池管理模块(U1)的管脚CB3控制MOS管Q3关断或导通，从而控制对电池BT3进行均衡；当电池包的总电流，也就是流经电池BT3和BT2和BT1的电流，流经电流采样电阻R4时，在电流采样电阻R4上产生压降，电池管理模块(U1)通过采样端VIN1和VIN2采样电流采样电阻R4上的电压，电池管理模块(U1)计算出流经电流采样电阻R4的总电流；另一个电力线载波通信模块的两个交流输入端AC分别连接在终端设备的两根交流输入线AC上；终端设备的两根交流输入线AC分别连接在市电电网AC220V电力线的火线和地线上；终端设备的异步串行口通信线RXD和TXD分别连接另一个电力线载波通信模块的异步串行口通信端RXD和TXD；另一个电力线载波通信模块从电力线上接收电池包发送来的数据，把该数据解调后通过串行口通信线RXD和TXD传输给终端设备；终端设备是一台个人计算机，或者是一台由微处理器做成的设备。

6.如权利要求5所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述可充电电池配套装置是电池管理模块。

7.如权利要求5所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述电容是载波信号旁路电容安装在所述充电器上。

8.如权利要求5所述的可充电电池配套装置，其特征在于，所述电池包给电动车提供动力电源。

9.如权利要求5所述的可充电电池配套装置，其特征在于，电池包(600)中的电池管理部(100)经由电力线载波通信模块再经由充电线再经由充电器即经由电容(C1，C2)再经由电力线再经由所述另一个电力线载波通信模块与终端设备进行数据通信。

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