CN109742820A - 一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，涉及电池领域，包括电压采样模块、处理模块、欠压判断模块、启停模块和供电模块，所述电压采样模块设置为多个，所述启停模块设为多个，所述供电模块设为多个，多个电压采样模块之间相互并联设置，每一个电压采样模块对应一个启停模块和一个供电模块，本发明可同时加入多个新旧不一的锂电池，进行叠加使用，实现了新旧锂电池的并联问题，还可以实现不同容量规格的锂电池并联使用的问题，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置。
背景技术
之前很多偏远或者贫困地区的离网太阳能系统都主要都是采用铅酸电池做储能用，很少应用锂电池作为储能。但是随着锂电池技术的成熟，整体制造成本的下降，长寿命的锂电池在太阳能离网领域中越来越受欢迎，特别是在太阳能离网便携式中，锂电池的应用越发的广泛。
但是锂电池存在一个比较大的缺陷，禁止新旧锂电池并联使用。因为新旧锂电池并联使用会造成新锂电池给旧锂电池引发大电流短路问题。但是偏远或者贫困地区当地用户受到经济以及地理条件的制约，无法一次性支付高额的费用，只能先买一部分电池，后续根据自身的情况再来添加电池的配置。这个直接就影响到这个产品能否在那些地区进行推广，所以解决新老锂电池并联的问题在偏远或者贫困地区当地就显的尤为重要。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，解决背景技术中提到的所有问题或者之一。
一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，包括电压采样模块、处理模块、欠压判断模块、启停模块和供电模块；
所述电压采样模块：接入电池，电池提供输入电压，对输入电压进行电压信号的采样；
所述处理模块：对采样的所述电压信号进行内部处理；
所述欠压判断模块：提供并定义欠压阈值，对处理后的电压信号进行判断，与所述欠压阈值进行比较，并控制所述启停模块的工作，超过欠压阈值时启停模块启动；
所述启停模块：电压信号的值高于欠压阈值时，控制供电模块进行供电，电压信号的值不高于欠压阈值时，控制供电模块停止供电；
所述供电模块：提供输出电压，实现供电；
所述电压采样模块设置为多个，所述启停模块设为多个，所述供电模块设为多个，多个电压采样模块之间相互并联设置，每一个电压采样模块对应一个启停模块和一个供电模块。
可选的，所述处理模块依次对每一个所述电压采样模块进行内部处理，并进入到欠压判断模块中处理，按照电压信号的值的高低进行排序，将电压信号值最高的一路信号输入到欠压判断模块进行处理，当电压信号的值不高于欠压阈值时，控制当前电压采样模块对应的启停模块停止供电模块工作，并选取剩余的电压信号中值数最高的一路信号进行处理，如此反复。
可选的，所述电压采样模块包括电压输入电路、分压电路、限流电路和滤波电路，所述电压输入电路连接所述分压电路，分压电路再连接所述限流电路，限流电路再连接所述滤波电路，滤波电路再连接所述处理模块。
可选的，所述电压采样模块包括分压电阻R7、分压电阻R8、限流电阻R9和滤波电容C13，所述分压电阻R7一端连接电池的电压输入电路，另一端与限流电阻R9的一端连接，分压电阻R7和限流电阻R9之间并联连接所述分压电阻R8，分压电阻R8的另一端接地，限流电阻R9的另一端与所述处理模块连接，限流电阻与处理模块之间并联连接所述滤波电容C13，滤波电容C13的另一端接地。
可选的，所述处理模块采用STM8S105K4T6C芯片作为微处理器。
可选的，所述欠压判断模块中欠压阈值为9.6V。
可选的，所述启停模块包括限流电阻R1、三极管Q1、输入电压、限流电阻R2、稳压二极管DR1、MOS管Q4、继电器线圈和闸刀开关K1，所述限流电阻R1的一端与所述欠压判断模块连接，另一端与所述三极管Q1的基级连接，三极管Q1的发射级接地，三极管Q1的集电极与所述MOS管Q4的栅极连接，三极管Q1的集电极还连接所述稳压二极管DR1的阴极，稳压二极管DR1的阳极与M0S管的源级连接，所述输出电压为12V，输入电压通过继电器线圈与MOS管Q4的漏级连接，输入电源还连接限流电阻R2的一端，限流电阻R2的另一端分别与M0S管Q4的栅极和稳压二极管DR1的阴极连接，继电器线圈与闸刀开关K1吸合配合。
本发明的优点在于：可同时加入多个新旧不一的锂电池，接好后，分别采集每一路电池的电压情况，并输入到处理模块中进行处理，采集运算后最先使用电压最高的电池供电，当供电的电池电压值低于设定的欠压阈值时，处理模块检测到电池欠压，切换至另一个电池供电，然后再次供电实时检测在机芯供电的电池的电量，如此循环，直至所有电池的电压都低于欠压阈值，关闭输出。实现了新旧锂电池的并联问题，还可以实现不同容量规格的锂电池并联使用的问题，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明中电压采样模块的电路图；
图3为本发明中处理模块和欠压判断模块的示意图；
图4为本发明中启停模块和供电模块的电路路；
图5和图6合在一起为本发明一种具体实施方式的电路图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，包括电压采样模块、处理模块、欠压判断模块、启停模块和供电模块；
所述电压采样模块：接入电池，电池提供输入电压，对输入电压进行电压信号的采样；
所述处理模块：对采样的所述电压信号进行内部处理；
所述欠压判断模块：提供并定义欠压阈值，对处理后的电压信号进行判断，与所述欠压阈值进行比较，并控制所述启停模块的工作，超过欠压阈值时启停模块启动；
所述启停模块：电压信号的值高于欠压阈值时，控制供电模块进行供电，电压信号的值不高于欠压阈值时，控制供电模块停止供电；
所述供电模块：提供输出电压，实现供电；
所述电压采样模块设置为多个，所述启停模块设为多个，所述供电模块设为多个，多个电压采样模块之间相互并联设置，每一个电压采样模块对应一个启停模块和一个供电模块。
本发明的有益效果为可同时加入多个新旧不一的锂电池，接好后，分别采集每一路电池的电压情况，并输入到处理模块中进行处理，采集运算后最先使用电压最高的电池供电，当供电的电池电压值低于设定的欠压阈值时，处理模块检测到电池欠压，切换至另一个电池供电，然后再次供电实时检测在机芯供电的电池的电量，如此循环，直至所有电池的电压都低于欠压阈值，关闭输出。实现了新旧锂电池的并联问题，还可以实现不同容量规格的锂电池并联使用的问题，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。
下面对本发明较佳实现方式进行详细说明。
请参阅图1，所述处理模块依次对每一个所述电压采样模块进行内部处理，并进入到欠压判断模块中处理，按照电压信号的值的高低进行排序，将电压信号值最高的一路信号输入到欠压判断模块进行处理，当电压信号的值不高于欠压阈值时，控制当前电压采样模块对应的启停模块停止供电模块工作，并选取剩余的电压信号中值数最高的一路信号进行处理，如此反复。
请参阅图2，其中虚线内的部分为电压采样模块的电路图，所述电压采样模块包括电压输入电路、分压电路、限流电路和滤波电路，所述电压输入电路连接所述分压电路，分压电路再连接所述限流电路，限流电路再连接所述滤波电路，滤波电路再连接所述处理模块。电压采样模块包括分压电阻R7、分压电阻R8、限流电阻R9和滤波电容C13，所述分压电阻R7一端连接电池的电压输入电路，另一端与限流电阻R9的一端连接，分压电阻R7和限流电阻R9之间并联连接所述分压电阻R8，分压电阻R8的另一端接地，限流电阻R9的另一端与所述处理模块连接，限流电阻与处理模块之间并联连接所述滤波电容C13，滤波电容C13的另一端接地。
接入电池之后，输入电压，然后经过分压电阻R7和分压电阻R8的分压，电压降低之后，再经过限流电阻R9的限流、滤波电容C13的滤波，输入到处理模块中进行内部处理微控制单元。
请参阅图3，所述处理模块采用STM8S105K4T6C芯片作为微处理器，即使用STM8S105K4T6C芯片作为主控微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，STM8S105K4T6C芯片先对每一路的电压信号进行数据采样，进行数据的模数(Analog-to-Digital；AD)转换，将模拟信号转换为数字信号。同时，本发明中的MCU也承担了本发明所提到的欠压判断模块，之前所说的电压信号的值在MCU内部进行输出处理，比较是否达到MCU设定好的欠压阈值(欠压保护值)，电压信号的值高于欠压阈值时，启动后续的启停模块，电压信号的值不高于欠压阈值时，关闭后续的启停模块。
所述欠压判断模块中欠压阈值为9.6V，根据实际情况，该数值可以进行合理调整。
请参阅图4，其中虚线内的部分为启停模块和供电模块的电路图，所述启停模块包括限流电阻R1、三极管Q1、输入电压、限流电阻R2、稳压二极管DR1、MOS管Q4、继电器线圈和闸刀开关K1，所述限流电阻R1的一端与所述欠压判断模块连接，另一端与所述三极管Q1的基级连接，三极管Q1的发射级接地，三极管Q1的集电极与所述MOS管Q4的栅极连接，三极管Q1的集电极还连接所述稳压二极管DR1的阴极，稳压二极管DR1的阳极与M0S管的源级连接，所述输出电压为12V，输入电压通过继电器线圈与MOS管Q4的漏级连接，输入电源还连接限流电阻R2的一端，限流电阻R2的另一端分别与M0S管Q4的栅极和稳压二极管DR1的阴极连接，继电器线圈与闸刀开关K1吸合配合。
当欠压判断模块处理后得出在进行处理的这一路电池的电压信号值高于欠压阈值时，MCU不给限流电阻R1提供电压的输入，此时12V的输入电压通过电阻R2的限流之后再击穿稳压二极管DR1的阴极，之后导通MOS管Q4的源级，由于MOS管Q4的栅极已经接入了12V的输入电压，并且MOS管Q4的漏级又连接继电器线圈，等于说MOS管Q4内部形成了电流，使得MOS管Q4的源级与漏级之间连通，进而最终继电器线圈被导通。继电器线圈吸合闸刀开关K1与常开触点闭合，使得之后的线路连通，INPUT给OUTPUT供电，即供电模块工作，进行电压输出，电池进行供电；
当欠压判断模块处理后得出在进行处理的这一路电池的电压信号值不高于欠压阈值时，MCU先进行一步数模(Digital-to-Analog；DA)转换，将数字信号转换为模拟信号，并输出给限流电阻R1，限流电阻R1得到电压输入，三极管Q1被导通，此时MOS管Q4不导通，最终继电器线圈没有被导通，闸刀开关K1与常开常开触点断开，INPUT无法给OUTPUT供电，此路电池停止供电。
请参阅图5和图6，此为本发明所使用的一种具体电路图，其中采样模块设置为三个，对应的启停模块为三个，供电模块也为三个。一个采样模块、一个启停模块和一个供电模块构成一组对电池的控制输出系统，这样的控制输出系统具有三组，可以理解为第一控制输出系统、第二控制输出系统和第三控制输出系统。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
从图5和图6中可以很容易地理解到，当控制输出系统接入电池之后，输入电压，然后经过分压、限流、滤波，接入到MCU的引脚中，三路的控制输出系统占用了MCU的三个引脚。对应的，MCU也分出三个另外引脚连接到对应的启停模块中。
本发明中STM8S105K4T6C芯片作为主控MCU时，还设置了对MCU进行稳定供电的稳压电路。12V的单片机电压输入先经过滤波电容C1滤波再经过三端稳压集成电路LM7805稳压输出变成5V，再经过稳压器LM1117-3.3V,稳压成3.3V输出给MCU进行供电。
本发明中中STM8S105K4T6C芯片配备了外围电路驱动MCU启动和数据初始化，更好地完成电压信号的采样、计算、判断、控制和输出。
综上所述，本发明的优点在于：
可同时加入多个新旧不一的锂电池，接好后，分别采集每一路电池的电压情况，并输入到处理模块中进行处理，采集运算后最先使用电压最高的电池供电，当供电的电池电压值低于设定的欠压阈值时，处理模块检测到电池欠压，切换至另一个电池供电，然后再次供电实时检测在机芯供电的电池的电量，如此循环，直至所有电池的电压都低于欠压阈值，关闭输出。实现了新旧锂电池的并联问题，还可以实现不同容量规格的锂电池并联使用的问题，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (7)
1.一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于，包括电压采样模块、处理模块、欠压判断模块、启停模块和供电模块；
所述电压采样模块：接入电池，电池提供输入电压，对输入电压进行电压信号的采样；
所述处理模块：对采样的所述电压信号进行内部处理；
所述欠压判断模块：提供并定义欠压阈值，对处理后的电压信号进行判断，与所述欠压阈值进行比较，并控制所述启停模块的工作，超过欠压阈值时启停模块启动；
所述启停模块：电压信号的值高于欠压阈值时，控制供电模块进行供电，电压信号的值不高于欠压阈值时，控制供电模块停止供电；
所述供电模块：提供输出电压，实现供电；
所述电压采样模块设置为多个，所述启停模块设为多个，所述供电模块设为多个，多个电压采样模块之间相互并联设置，每一个电压采样模块对应一个启停模块和一个供电模块。
2.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述处理模块依次对每一个所述电压采样模块进行内部处理，并进入到欠压判断模块中处理，按照电压信号的值的高低进行排序，将电压信号值最高的一路信号输入到欠压判断模块进行处理，当电压信号的值不高于欠压阈值时，控制当前电压采样模块对应的启停模块停止供电模块工作，并选取剩余的电压信号中值数最高的一路信号进行处理，如此反复。
3.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述电压采样模块包括电压输入电路、分压电路、限流电路和滤波电路，所述电压输入电路连接所述分压电路，分压电路再连接所述限流电路，限流电路再连接所述滤波电路，滤波电路再连接所述处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述电压采样模块包括分压电阻R7、分压电阻R8、限流电阻R9和滤波电容C13，所述分压电阻R7一端连接电池的电压输入电路，另一端与限流电阻R9的一端连接，分压电阻R7和限流电阻R9之间并联连接所述分压电阻R8，分压电阻R8的另一端接地，限流电阻R9的另一端与所述处理模块连接，限流电阻与处理模块之间并联连接所述滤波电容C13，滤波电容C13的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述处理模块采用STM8S105K4T6C芯片作为微处理器。
6.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述欠压判断模块中欠压阈值为9.6V。
7.根据权利要求1所述的一种不同容量及新旧电池可叠加的电池装置，其特征在于：所述启停模块包括限流电阻R1、三极管Q1、输入电压、限流电阻R2、稳压二极管DR1、MOS管Q4、继电器线圈和闸刀开关K1，所述限流电阻R1的一端与所述欠压判断模块连接，另一端与所述三极管Q1的基级连接，三极管Q1的发射级接地，三极管Q1的集电极与所述MOS管Q4的栅极连接，三极管Q1的集电极还连接所述稳压二极管DR1的阴极，稳压二极管DR1的阳极与M0S管的源级连接，所述输出电压为12V，输入电压通过继电器线圈与MOS管Q4的漏级连接，输入电源还连接限流电阻R2的一端，限流电阻R2的另一端分别与M0S管Q4的栅极和稳压二极管DR1的阴极连接，继电器线圈与闸刀开关K1吸合配合。
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