CN102377207A - 一种带有历史数据记录功能的电池管理系统 - Google Patents

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沈方
陈磊
文青武
彭洁
卜祥贞
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Abstract

一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，包括：可充电锂电池组、电压/电流侦测、保护电路、A/D转换和控制模块、串行总线、微处理器、温度感应、存储单元和充电/放电接口。其中，A/D转换和控制模块通过电压/电流侦测、保护电路、温度感应与电池组相连，实现对可充电锂电池组的实时监控与保护功能，并通过串行总线与微处理器相连，微处理器与存储单元、数据传输接口相连，实现电池实时数据的记录和历史数据的读取功能。可用于判断电池的状态和电池发生故障的原因，便于电动自行车生产和维修机构对电池的维护和管理，使电池组工作在最佳状态或追溯电池故障原因。

Description

一种带有历史数据记录功能的电池管理系统
技术领域
本发明专利涉及电动自行车的锂电池管理技术，尤其涉及对一种自行车锂电池使用状态的数据记录的电池管理系统。
背景技术
电动自行车已在人们的生活中全面普及，为人们的出行提供了很大的便利，由于电动自行车使用的是清洁能源一电力，没有产生对环境影响的有害物质，成为政府大力支持的出行方式。目前电动自行车使用的电力储能电池有两种：铅酸电池和锂电池。与具备同样能量的铅酸电池相比，锂电池能量比更大，重量轻，使用方便，无铅酸电池生产时产生的环境污染。在目前锂电池技术水平下，还存在安全性、一致性、使用寿命和高价格等问题，锂电池的控制系统是解决这些问题的关键所在。
由于使用环境和充放电环境的不同，可能对锂电池的寿命和安全性产生很大的影响，获得锂电池在使用中的各种信息就成为解决问题的很重要手段。
当电动自行车用户在使用中发生电池故障，要求厂家更换或维修时，生产厂家拿到用户的电池组缺无法查询或分辨故障发生的原因和时间，用户和厂家双方常常因电池组发生的故障应承担的责任纠缠不清。
电动自行车厂家或电池生产商需要了解在实际的使用中电池的各种数据，以便于做技术改进或判断电池的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够记录电动自行车运行状态数据的电池管理系统，所要解决的技术问题是电动自行车电池实际使用中的实际状态或对发生故障的判断，通过读取本系统所记录的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、充电温度及充电次数等数据，为维修人员或生产厂家判断电池状态和故障原因提供数据依据。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种带有电池历史数据记录功能的电池管理系统，包含有可充电电池组、保护板、充电接口、放电接口，电池的(1)与(2)分别连接保护板的(3)与(4)，A/D转换和控制模块(18)、数据存储单元(20)分别与微处理器(19)连接，A/D转换和控制模块(18)与电压侦测电路(15)相连接，电压侦测(15)与电池组的各个单体电芯相连接；A/D转换和控制模块(18)与电流侦测电路(16)相连接，电流侦测电路(16)连接在电池保护板负极回路上；A/D转换和控制模块(18)与温度侦测电路(14)相连接，温度侦测(14)靠贴于电池表面的温度传感器(13)获取数值，微处理器通过串行总线获取控制IC侦测到的数据并将数据写入至数据存储单元，可被侦测和写入的数据包括：充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、充电温度及充电次数，通过数据的传输接口被显示终端(如PC)读出，使电动自行车厂家能够根据数据准确判断电池的状态和故障原因。
前述的一种带有电池历史数据记录功能的电池管理系统，其中所述的充电电压、放电电压、放电电流、充电电流、充电温度及充电次数等数据在被侦测到并直接被写入存储单元中的，在需要时才通过数据传输接口被显示终端被读取出来。
前述的一种带有电池历史数据记录功能的电池管理系统，其中所述的显示终端(如PC)通过数据输出接口连接保护板时，微处理器将自动判断并转入数据读取模式，进入读取模式后显示终端直接将存储单元中的数据读出并显示。
前述的一种带有电池历史数据记录功能的电池管理系统，其中所述的充电次数记录，其任意一次的充电电压、充电电流和充电时间也将被同时记录，便于鉴别电池故障是否由于充电原因造成的，
前述的一种带有电池历史数据记录功能的电池管理系统，其中所述的充电次数记录是具备容错功能的，由接触不良或误差引起的瞬间充电将不被计算为充电次数。
附图说明
图1是电动自行车电池系统的保护板连接示意图
图2是电池管理系统的功能示意图
具体实施方式
请参阅图2所示，是电池管理系统的功能示意图，其包括：可充电锂电池组、电压/电流侦测、保护电路、A/D转换和控制IC模块、串行总线、微处理器、温度感应、存储单元和充电/放电接口。其中，A/D转换和控制模块通过电压/电流侦测、保护电路、温度感应与电池组相连，实现对可充电锂电池组的实时监控与保护功能，并通过串行总线与微处理器相连，微处理器与存储单元、数据传输接口相连，实现电池实时数据的记录和历史数据的读取功能。
请参阅图1所示，是电动自行车电池系统的保护板连接示意图，通过电池组的正极(1)连接保护板的正极(3)，通过电池组的负极(2)连接保护板的负极(4)，保护板充电正极(5)连接充电接口正极(9)，保护板充电负极(6)连接充电接口负极(10)，保护板放电正极(7)连接放电接口正极(11)，保护板放电负极(8)连接放电接口负极(12)，保护板与电池组、充电接口、放电接口一一对应，实现保护板对电池组和充电/放电的管理功能和可充电电池组对电动自行车的电能输出。
请参阅图1所示，是电动自行车电池系统的保护板连接示意图，电池的(1)与(2)分别连接保护板的(3)与(4)，A/D转换和控制模块(18)、数据存储单元(20)分别与微处理器(19)连接，A/D转换和控制模块(18)与电压侦测电路(15)相连接，电压侦测(15)与电池组的各个单体电芯相连接；A/D转换和控制模块(18)与电流侦测电路(16)相连接，电流侦测电路(16)连接在电池保护板负极回路上；A/D转换和控制模块(18)与温度侦测电路(14)相连接，温度侦测(14)靠贴于电池表面的温度传感器(13)获取数值，微处理器(19)通过串行总线获取A/D转换和控制模块(18)侦测到的数据并将数据写入至数据存储单元(20)，可被侦测和写入的数据包括：充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、充电温度及充电次数，通过数据的传输接口被显示终端(如PC)读出，使电动自行车厂家能够根据数据准确判断电池的状态和故障原因。
在充电和放电过程中，控制IC(18)实时监测电池转换电路中的电压值、电流值和温度传感器的数值，判断放电过程中电池组电压是否低于规定电压值，或充电过程中电池组电压高于规定电压值，如不符合，A/D转换和控制模块(18)向保护电路(17)发出控制信号，关闭充电或放电电路，实现对电池组的“过冲”和“过放”保护，同时微处理器(19)将通过串行总线将读取到的值写入存储单元(20)，记录电池组的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、充电温度及充电次数等数据。
在每次充电开始时，微处理器(19)通过串行总线开始工作读取控制IC侦测到的充电线路的持续上升的电压值和充电电路中的电流值，并计算充电时间，为了避免因接触不良或其他的充电线路短时间工作造成的充电次数计算误差，由接触不良或误差引起的瞬间充电将不被计算为充电次数，微处理器(19)在充电结束时将数据存储器中的充电累计次数加一，形成新的充电次数，同时将本次充电的充电电压、充电电流和充电时间一同写入存储单元(20)中。
显示终端(如PC)通过数据输出接口连接保护板时，微处理器(19)将自动判断并转入数据读取模式，进入读取模式后显示终端直接将存储单元中的数据读出并显示。

Claims (5)

1.一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，包含可充电锂电池组、保护板、充电接口和放电接口，保护板上设置有保护电路、平衡电路、电压侦测电路、电流侦测电路、微处理器、温度传感器、充电接口、放电接口、数据存储单元和数据输出接口几个部分组成，其特征在于：电池的正极与负极分别连接保护板的电池正极与电池负极，A/D转换和控制模块、数据存储单元分别与微处理器连接，A/D转换和控制模块与电压侦测电路相连接，电压侦测与电池组的各个单体电芯相连接；A/D转换和控制模块与电流侦测电路相连接，电流侦测电路连接在电池保护板电池负极的回路上；A/D转换和控制模块与温度侦测电路相连接，温度侦测靠贴于电池表面的温度传感器获取数值，微处理器通过串行总线获取控制IC侦测到的数据并将数据写入至数据存储单元，可被侦测和记录的电池数据包括：充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、充电温度及充电次数，通过数据传输接口被显示终端(如PC)读出，使电动自行车厂家能够根据数据准确判断电池的状态和故障原因。
2.根据权利要求1所述的一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，其特征在于：充电电压、放电电压、放电电流、充电电流、充电温度及充电次数等数据在被侦测到并直接被写入存储单元中的，在需要时才通过数据传输接口被显示终端被读取出来。
3.根据权利要求1所述的一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，其特征在于：显示终端(如PC)通过数据输出接口连接保护板时，微处理器将自动判断并转入数据读取模式，进入读取模式后显示终端通过数据接口直接将存储单元中的数据读出并显示。
4.根据权利要求1所述的一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，其特征在于：在所述的电池充电次数，既包含累计的历史充电次数，同时每次充电的电压、电流和充电所用的时间都将被记录。
5.根据权利要求1所述的一种带有历史数据记录功能的电池管理系统，其特征在于：所述的电池充电次数记录功能，是具备容错功能的，由接触不良或误差引起的瞬间充电将不被计算为充电次数。
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