CN103091637B

CN103091637B - 储能系统的电池电量液晶显示装置

Info

Publication number: CN103091637B
Application number: CN201310007707.0A
Authority: CN
Inventors: 胡志奇; 郭军; 黄森; 丁永华; 李文良
Original assignee: ICON ENERGY SYSTEM CO Ltd
Current assignee: ICON ENERGY SYSTEM CO Ltd
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: CN103091637A

Abstract

本发明涉及一种储能系统的电池电量液晶显示装置，包括：第一电源转换电路，用于为微控制单元和液晶显示驱动模块供电；第二电源转换电路，用于为电量管理模块供电；电量管理模块，连接电池，用于检测电池电压、检测并计算电池剩余容量及检测环境温度，电量管理模块连接微控制单元，将检测到的电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给微控制单元；微控制单元，连接液晶显示驱动模块，接收电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息并转换成液晶显示驱动模块能够识别的信号后，写入液晶显示驱动模块后驱动液晶显示屏显示电池电压、电池剩余容量及环境温度。本发明能够在整个电池组寿命范围内对实时的剩余容量作出准确的计算。

Description

储能系统的电池电量液晶显示装置

技术领域

本发明涉及电能存储系统，特别是涉及一种储能系统的电池电量液晶显示装置。

背景技术

传统的储能系统普遍根据电池的电压值来计算电池的剩余电量，并通过LED指示灯来指示，例如用5个LED进行指示，一个LED亮表示电量剩余20%，亮两个表示剩余40%......，亮5个表示电量为100%。

但是仅根据电池的电压值来对剩余电量进行计算，无法在整个电池组寿命范围内都对电池组的剩余电量作出准确的计算，因此在电池组运行多个循环后，电池电量明显显示不准确。

发明内容

为了解决电池剩余容量显示不准确的问题，有必要提供一种储能系统的电池电量液晶显示装置，其能够准确显示电池剩余容量的。

一种储能系统的电池电量液晶显示装置，包括：第一电源转换电路，其输入端用于连接电池正极，输出端连接微控制单元和液晶显示驱动模块，用于为所述微控制单元和液晶显示驱动模块供电；第二电源转换电路，其输入端用于连接所述电池正极，输出端连接电量管理模块，用于为所述电量管理模块供电；电量管理模块，连接所述电池，用于检测电池电压、检测并计算电池剩余容量及检测环境温度，所述电量管理模块连接所述微控制单元，将检测到的电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给所述微控制单元；微控制单元，连接所述液晶显示驱动模块，接收所述电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息并转换成所述液晶显示驱动模块能够识别的信号后，写入所述液晶显示驱动模块；液晶显示驱动模块，用于驱动液晶显示屏显示电池电压、电池剩余容量及环境温度。

在其中一个实施例中，所述电量管理模块包括bq34z100芯片、热敏电阻、电容C16及电阻电容网络，所述bq34z100芯片的1脚、3脚及8脚连接所述电池负极，4脚连接所电池正极，5脚和6脚连接所述第二电源转换电路的输出端，7脚通过所述电容C16连接所述电池负极，并通过所述热敏电阻连接bq34z100芯片的11脚，所述bq34z100芯片的13脚和14脚连接所述微控制单元，通过13脚和14脚将所述电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给所述微控制单元，所述bq34z100芯片的2脚、12脚悬空；所述电阻电容网络包括电容C21、电容C17、电容C18、电阻R19及电阻R25，电阻R19一端连接所述bq34z100芯片的10脚、另一端用于连接电池的保护板输出端，电阻R25一端连接所述bq34z100芯片的9脚、另一端用于连接所述电池负极，电容C21一端连接所述bq34z100芯片的9脚和电阻R25的公共端、另一端连接所述bq34z100芯片的10脚和电阻R19的公共端，电容C17一端连接所述9脚、另一端连接所述电池负极，电容C18一端连接所述10脚，另一端连接所述电池负极。

在其中一个实施例中，所述电量管理模块还包括电池电压转换电路，所述电池电压转换电路包括电阻R21、电阻RADJ、电阻R20及电容C20，所述电阻R21、电阻RADJ及电阻R20串联接于电池正极和地线之间，电容C20一端连接电阻R20和地线的公共端、另一端连接所述bq34z100芯片的4脚。

在其中一个实施例中，所述电量管理模块还包括下拉电阻R17、下拉电阻R18及电容C19，所述1脚通过下拉电阻R18连接所述电池负极，所述3脚通过下拉电阻R17连接所述电池负极，所述电容C19与所述热敏电阻并联。

在其中一个实施例中，所述14脚连接所述微控制单元的串行数据脚，所述串行数据脚和14脚间串联接有电阻R15和电阻R16，电阻R15连接所述串行数据脚的一端通过上拉电阻R14连接所述第一电源转换电路的输出端，电阻R15连接电阻R16的一端连接稳压二极管D4的阴极，所述稳压二极管D4的阳极连接所述电池负极；所述13脚连接所述微控制单元的串行时钟脚，所述串行时钟脚和13脚间串联接有电阻R23和电阻R24，电阻R23连接所述串行时钟脚的一端通过上拉电阻R22连接所述第一电源转换电路的输出端，电阻R23连接电阻R24的一端连接稳压二极管D5的阴极，所述稳压二极管D5的阳极连接所述电池负极。

在其中一个实施例中，所述第二电源转换电路包括稳压二极管D3、NMOS管Q2、电容C15及电阻R13，电阻R13一端用于连接所述电池正极、另一端连接稳压二极管D3的阴极，稳压二极管D3的阳极连接所述电池负极，NMOS管Q2的漏极连接电阻R13接电池正极的一端，NMOS管Q2的栅极连接所述稳压二极管D3的阴极，NMOS管Q2的源极连接所述bq34z100芯片的5脚和6脚，且源极通过电容C15连接所述电池负极。

在其中一个实施例中，所述第一电源转换电路包括第一稳压芯片和第二稳压芯片，所述第一稳压芯片的电压输入端用于连接电池正极，所述第二稳压芯片的电压输入端连接所述第一稳压芯片的电压输出端，所述第一电源转换电路通过第二稳压芯片的电压输出端输出电能为所述微控制单元和液晶显示驱动模块供电。

上述储能系统的电池电量液晶显示装置，采用电量管理模块配合其上位机实时监测各功能传感器信息，如电压、电流、温度，并计算电池剩余电量等信息。并与微控制单元通讯，实时把电池电压、电池剩余容量及环境温度等信息发送到微控制单元。微控制单元再把已经读取的信息写入液晶显示驱动模块并显示，从而达到实时监测电池状态之目的。电量管理模块采用阻抗追踪的方法来计算电池剩余容量，具体是通过检测松弛和负载下的电池组电压，并积分充/放电的电流来计算电池剩余容量。由于是连续监控，所以在整个电池组寿命范围内都可以精确的计算电池真正的剩余容量。在整个电池组寿命范围内对电池组的实时的剩余容量作出准确的计算；克服了电池电压、电流、环境温度、电池剩余电量显示不准确的问题，全数字化显示，直观、可靠，接口方便，用户可以地通过液晶显示屏准确得知储能系统的实时的工作状态和电池剩余容量、电池电压、电流、环境温度等具体数值。

附图说明

图1是一实施例中储能系统的电池电量液晶显示装置的结构框图；

图2是一实施例中电量管理模块的电路原理图；

图3是一实施例中电池电压转换电路的电路原理图；

图4是一实施例中第二电源转换电路的电路原理图；

图5是一实施例中第一电源转换电路的电路原理图；

图6是一实施例中微控制单元的电路原理图；

图7是一实施例中液晶显示驱动模块的电路原理图；

图8是一实施例中DC输入接口的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是一实施例中储能系统的电池电量液晶显示装置的结构框图，储能系统的电池电量液晶显示装置100包括第一电源转换电路110、第二电源转换电路120、电量管理模块130、微控制单元140及液晶显示驱动模块150。

第一电源转换电路110的输入端与储能系统中电池的正极连接，第一电源转换电路110的输出端连接微控制单元140和液晶显示驱动模块150，用于将来自电池的电能转换为合适的工作电压后为微控制单元140和液晶显示驱动模块150供电。

第二电源转换电路120的输入端同样连接电池正极，第二电源转换电路120的输出端连接电量管理模块130，用于将来自电池的电能转换为合适的电压后为电量管理模块130供电。

电量管理模块130连接电池，用于检测电池电压、检测并计算电池剩余容量及检测环境温度。电量管理模块130连接微控制单元140，将检测到的电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给微控制单元140。

微控制单元140连接液晶显示驱动模块150，微控制单元140接收电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息并转换成液晶显示驱动模块150能够识别的信号后，写入液晶显示驱动模块150，液晶显示驱动模块150随即驱动液晶显示屏显示电池电压、电池剩余容量及环境温度。

另外，如图1所示，电量管理模块130还可以通过I2C总线连接上位机，通过上位机对电量管理模块130进行初始化。

图2是一实施例中电量管理模块130的电路原理图，电量管理模块130包括bq34z100芯片、热敏电阻、电容C16及电阻电容网络132。bq34z100芯片的1脚（P2脚）、3脚（P1脚）及8脚（VSS脚）连接电池负极，4脚（BAT脚）连接所电池正极，5脚（CE脚）和6脚（REGIN脚）连接第二电源转换电路120的输出端REGIN，7脚（REG25脚）通过电容C16连接电池负极，且7脚通过热敏电阻连接bq34z100芯片的11脚（TS脚），bq34z100芯片的13脚（SCL脚）和14脚（SDA脚）通过I2C总线连接微控制单元140。bq34z100芯片通过13脚和14脚将电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给微控制单元140。bq34z100芯片的2脚（VEN脚）和12脚（HDQ脚）悬空。

在图2所示实施例中，电量管理模块130还包括下拉电阻R17、下拉电阻R18及电容C19，bq34z100芯片的1脚通过下拉电阻R18连接电池负极，3脚通过下拉电阻R17连接电池负极，电容C19与热敏电阻并联，即接于7脚和11脚之间。

电阻电容网络132包括电容C21、电容C17、电容C18、电阻R19及电阻R25。电阻R19一端连接bq34z100芯片的10脚（SRN脚）、另一端用于连接电池的保护板输出端，电阻R25一端连接bq34z100芯片的9脚（SRP脚）、另一端用于连接电池负极（图2中未明确标示），电容C21一端连接bq34z100芯片的9脚、另一端连接bq34z100芯片的10脚和电阻R19的公共端，电容C17一端连接9脚、另一端连接电池负极，电容C18一端连接10脚，另一端连接电池负极。

参见图3，电量管理模块130还包括电池电压转换电路134，电池电压转换电路包括电阻R21、电阻RADJ、电阻R20及电容C20，电阻R21、电阻RADJ及电阻R20相互串联后接于电池正极和地线之间，电容C20一端连接电阻R20和地线的公共端、另一端连接bq34z100芯片的4脚。

图4是一实施例中第二电源转换电路120的电路原理图，第二电源转换电路120包括稳压二极管D3、NMOS管Q2、电容C15及电阻R13，电阻R13一端用于连接电池正极、另一端连接稳压二极管D3的阴极，稳压二极管D3的阳极连接电池负极，NMOS管Q2的漏极连接电阻R13接电池正极的一端，NMOS管Q2的栅极连接稳压二极管D3的阴极，NMOS管Q2的源极连接bq34z100芯片的5脚和6脚，且源极通过电容C15连接电池负极。第二电源转换电路120将电池的电压降至4.3V左右后通过输出端REGIN输出给bq34z100芯片的6脚，作为bq34z100芯片内部的低压差线性稳压器（LDO）的输入，LDO通过7脚输出。

图5是一实施例中第一电源转换电路110的电路原理图，第一电源转换电路110包括第一稳压芯片IC1和第二稳压芯片IC2，第一稳压芯片IC1的电压输入端VIN连接电池正极，第二稳压芯片IC1的电压输入端VIN连接第一稳压芯片IC1的电压输出端OUT。第一电源转换电路110通过第二稳压芯片IC2的电压输出端VOUT输出5V的电压，为微控制单元140和液晶显示驱动模块150供电。

图6是一实施例中微控制单元140的电路原理图，在本实施例中，微控制单元140采用PIC16F690的MCU，在其它实施例中也可选用能够满足需求的其它型号MCU。微控制单元140的串行数据脚SDA连接bq34z100芯片的14脚，串行数据脚SDA和14脚间串联接有电阻R15和电阻R16，电阻R15连接串行数据脚SDA的一端通过上拉电阻R14连接第一电源转换电路110的输出端，接收其输出的5V电压。电阻R15连接电阻R16的一端连接稳压二极管D4的阴极，稳压二极管D4的阳极连接电池负极。

微控制单元140的串行时钟脚SCL连接13脚，串行时钟脚SCL和13脚间串联接有电阻R23和电阻R24，电阻R23连接串行时钟脚SCL的一端通过上拉电阻R22连接第一电源转换电路110的输出端，接收其输出的5V电压。电阻R23连接电阻R24的一端连接稳压二极管D5的阴极，稳压二极管D5的阳极连接电池负极。

微控制单元140的RST脚通过电容C12连接电池负极，并通过电阻R11连接第一电源转换电路110的输出端。

图7是一实施例中液晶显示驱动模块150的电路原理图，液晶显示驱动模块150包括液晶显示驱动芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1及PMOS管Q1。液晶显示驱动芯片U1的LEDA脚连接PMOS管Q1的漏极，PMOS管Q1的源极连接电阻R2和电阻R3，电阻R2和电阻R3的另一端（即不连接源极的一端）连接第一电源转换电路110的输出端，PMOS管Q1的栅极通过电阻R1连接第一电源转换电路110的输出端，栅极还通过电阻R4连接微控制单元140的5脚。液晶显示驱动芯片U1的CS脚连接微控制单元140的16脚、液晶显示驱动芯片U1的WR脚连接微控制单元140的15脚，液晶显示驱动芯片U1的DATA脚连接微控制单元140的14脚。

在使用时，如图8所示，通过DC输入接口将VBAT端连接电池正极，地线连接电池负极，将图2中的PACK-端连接保护板输出端，充、放电1~2个循环后，即可在液晶显示驱动模块150驱动的液晶显示屏上正确显示电池剩余电量、电池电压和环境温度。

上述储能系统的电池电量液晶显示装置100，采用电量管理模块130配合其上位机实时监测各功能传感器信息，如电压、电流、温度，并计算电池剩余电量等信息。并与微控制单元140通讯，实时把电池电压、电池剩余容量及环境温度等信息发送到微控制单元140。微控制单元140再把已经读取的信息写入液晶显示驱动模块150并显示，从而达到实时监测电池状态之目的。电量管理模块130采用阻抗追踪的方法来计算电池剩余容量，具体是通过检测松弛和负载下的电池组电压，并积分充/放电的电流来计算电池剩余容量。由于是连续监控，所以在整个电池组寿命范围内都可以精确的计算电池真正的剩余容量。

另外，在其中一个实施例中，储能系统的电池电量液晶显示装置100还包括一个外接作为分流元件的电流检测电阻，该电阻接于电池负极和保护板输出端之间。电量管理模块130通过监测充放电时在电流检测电阻产生的电压方向，能识别储能系统是处于充电、放电还是静止状态。

上述储能系统的电池电量液晶显示装置100，在整个电池组寿命范围内对电池组的实时的剩余容量作出准确的计算；克服了电池电压、电流、环境温度、电池剩余电量显示不准确的问题，全数字化显示，直观、可靠，接口方便，用户可以地通过液晶显示屏准确得知储能系统的实时的工作状态和电池剩余容量、电池电压、电流、环境温度等具体数值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种储能系统的电池电量液晶显示装置，其特征在于，包括：

第一电源转换电路，其输入端用于连接电池正极，输出端连接微控制单元和液晶显示驱动模块，用于为所述微控制单元和液晶显示驱动模块供电；

第二电源转换电路，其输入端用于连接所述电池正极，输出端连接电量管理模块，用于为所述电量管理模块供电；

电量管理模块，连接所述电池，用于检测电池电压、检测并计算电池剩余容量及检测环境温度，所述电量管理模块连接所述微控制单元，将检测到的电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给所述微控制单元；

微控制单元，连接所述液晶显示驱动模块，接收所述电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息并转换成所述液晶显示驱动模块能够识别的信号后，写入所述液晶显示驱动模块；

液晶显示驱动模块，用于驱动液晶显示屏显示电池电压、电池剩余容量及环境温度；

所述电量管理模块包括bq34z100芯片、热敏电阻、电容C16及电阻电容网络，所述bq34z100芯片的1脚、3脚及8脚连接所述电池负极，4脚连接所电池正极，5脚和6脚连接所述第二电源转换电路的输出端，7脚通过所述电容C16连接所述电池负极，并通过所述热敏电阻连接bq34z100芯片的11脚，所述bq34z100芯片的13脚和14脚连接所述微控制单元，通过13脚和14脚将所述电池电压信息、电池剩余容量信息及环境温度信息发送给所述微控制单元，所述bq34z100芯片的2脚、12脚悬空；所述电阻电容网络包括电容C21、电容C17、电容C18、电阻R19及电阻R25，电阻R19一端连接所述bq34z100芯片的10脚、另一端用于连接电池的保护板输出端，电阻R25一端连接所述bq34z100芯片的9脚、另一端用于连接所述电池负极，电容C21一端连接所述bq34z100芯片的9脚和电阻R25的公共端、另一端连接所述bq34z100芯片的10脚和电阻R19的公共端，电容C17一端连接所述9脚、另一端连接所述电池负极，电容C18一端连接所述10脚，另一端连接所述电池负极；所述1脚通过下拉电阻R18连接所述电池负极，所述3脚通过下拉电阻R17连接所述电池负极，所述电容C19与所述热敏电阻并联；所述14脚连接所述微控制单元的串行数据脚，所述串行数据脚和14脚间串联接有电阻R15和电阻R16，电阻R15连接所述串行数据脚的一端通过上拉电阻R14连接所述第一电源转换电路的输出端，电阻R15连接电阻R16的一端连接稳压二极管D4的阴极，所述稳压二极管D4的阳极连接所述电池负极；所述13脚连接所述微控制单元的串行时钟脚，所述串行时钟脚和13脚间串联接有电阻R23和电阻R24，电阻R23连接所述串行时钟脚的一端通过上拉电阻R22连接所述第一电源转换电路的输出端，电阻R23连接电阻R24的一端连接稳压二极管D5的阴极，所述稳压二极管D5的阳极连接所述电池负极；

所述电量管理模块还包括电池电压转换电路，所述电池电压转换电路包括电阻R21、电阻RADJ、电阻R20及电容C20，所述电阻R21、电阻RADJ及电阻R20串联接于电池正极和地线之间，电容C20一端连接电阻R20和地线的公共端、另一端连接所述bq34z100芯片的4脚；

所述第二电源转换电路包括稳压二极管D3、NMOS管Q2、电容C15及电阻R13，电阻R13一端用于连接所述电池正极、另一端连接稳压二极管D3的阴极，稳压二极管D3的阳极连接所述电池负极，NMOS管Q2的漏极连接电阻R13接电池正极的一端，NMOS管Q2的栅极连接所述稳压二极管D3的阴极，NMOS管Q2的源极连接所述bq34z100芯片的5脚和6脚，且源极通过电容C15连接所述电池负极。

2.根据权利要求1所述的电池电量液晶显示装置，其特征在于，所述第一电源转换电路包括第一稳压芯片和第二稳压芯片，所述第一稳压芯片的电压输入端用于连接电池正极，所述第二稳压芯片的电压输入端连接所述第一稳压芯片的电压输出端，所述第一电源转换电路通过第二稳压芯片的电压输出端输出电能为所述微控制单元和液晶显示驱动模块供电。