CN110690736A - 一种电池组单串容量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池组单串容量检测系统。它包括用于接入充电电源的充电接口、用于连接电池组的放电接口、用于连接单串电池的电池排线接口、用于对电池组进行整组充电的整组充电电路、用于对充电未满单串电池进行充电的单串充电电路、用于对电池组进行整组放电的整组放电电路、用于对未放电完全的单串电池进行放电的若干个单串放电电路、用于连接放电负载及整组选择合适放电电流的档位选择电路、用于采集每串电池电压电压与控制单串电池充电的测量电路、用于反馈放电高低电平的若干个信号反馈电路、用于数据分析反馈的单片机、用于数据显示的显示屏。本发明通过对电池组的充放电循环，从而计算出电池组的每串容量值并显示。

Description

一种电池组单串容量检测系统

技术领域

本发明涉及电池组检测技术领域，尤其是一种电池组单串容量检测系统。

背景技术

目前，现有的检测设备只能对电池组整体容量检测或拆分单颗电芯进行容量检测，无法对电池组整体检测出各串电池的容量参数，现有的电池组压差平衡设备虽然可以进行压差修复，有效延长电池使用寿命，但由于无法测算出各串电池的实际容量，判断不出某串电池容量衰减，对电池维修造成困扰，要对电池组进行拆解、分选、重组等工作，浪费大量的时间和人力成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种具备检测出电池组的每串电池的容量数据的电池组单串容量检测系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池组单串容量检测系统，它包括用于接入充电电源的充电接口、用于连接电池组的放电接口、用于连接单串电池的电池排线接口、用于对电池组进行整组充电的整组充电电路、用于对充电未满单串电池进行充电的单串充电电路、用于对电池组进行整组放电的整组放电电路、用于对未放电完全的单串电池进行放电的若干个单串放电电路、用于整组选择合适的电流放电的档位选择电路、用于采集每串电池电压与控制单串电池充电的测量电路、用于反馈放电高低电平的若干个信号反馈电路、用于数据分析反馈的单片机、用于数据显示的显示屏；

所述充电接口与电池组放电接口与整组充电电路连接，所述整组充电电路和整组放电电路与单片机连接，所述档位选择电路分别与整组充电电路、整组放电电路和单片机连接，所述单串充电电路与单片机连接并通过电压测量电路与电池排线接口连接，所述单串放电电路与单片机和电池排线接口连接，所述信号反馈电路分别与单串放电电路和单片机连接，所述显示屏与单片机连接。

优选地，所述单串放电电路和电池排线接口之间连接有单串保护电路。

优选地，所述整组充电电路和整组放电电路通过第一信号转换控制电路与单片机连接；

所述单串放电电路通过第二信号转换控制电路与单片机连接；

所述信号反馈电路通过第三信号转换控制电路与单片机连接。

优选地，所述单片机还电性连接有操作按键和散热风扇。

由于采用了上述方案，本发明通过整组充电电路对电池组进行整体充电，当整组充电至保护后，利用单串充电电路对未充满的单串电池进行充电，确保电池组的每串电池都处于满电状态；然后整组放电电路对电池组进行整组放电到下限保护，通过放电电流与放电时间计算出整组放电容量值；同时，对未放完电的电池串，则通过电池组的每串电池“+、-”极的电池排线接口与单串放电电路连接放电，利用单串放电的形式把未放完电的电池串进行放电，这样即可算出单串电池的剩余容量；整组放电容量加单串剩余容量得出每串电池实际容量，并显示于显示屏上。

附图说明

图1是本发明实施例的结构原理示意图。

图2是本发明实施例的整组充电电路的电路示意图。

图3是本发明实施例的整组放电电路与第一信号转换控制电路的电路连接示意图。

图4是本发明实施例的单串充电电路的电路示意图。

图5是本发明实施例的单串放电电路的电路示意图。

图6是本发明实施例的保护电路与第二信号转换控制电路的电路连接示意图。

图7是本发明实施例的单片机的电路示意图。

图8是本发明实施例的档位选择电路的电路示意图。

图9是本发明实施例的电压测量电路的电路示意图。

图10是本发明实施例的信号反馈电路的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图9并结合图10所示，本实施例提供的一种电池组单串容量检测系统，它包括用于接入充电电源的充电接口6、用于连接电池组的放电接口5、用于连接单串电池的电池排线接口18、用于对电池组进行整组充电的整组充电电路2、用于对充电未满单串电池进行充电的单串充电电路8、用于对电池组进行整组放电的整组放电电路17、用于对未放电完全的单串电池进行放电的若干个单串放电电路7、用于整组选择合适的电流放电的档位选择电路3、用于采集每串电池电压的电压测量电路9、用于反馈放电高低电平的若干个信号反馈电路12、用于数据分析反馈的单片机1、用于数据显示的显示屏14；

充电接口6与电池组放电接口5与整组充电电路2连接，整组充电电路2和整组放电电路17与单片机1连接，档位选择电路3分别与整组充电电路2、整组放电电路17和单片机1连接，单串充电电路2与单片机1连接并通过电压测量电路9与电池排线接口18连接，单串放电电路7与单片机1和电池排线接口18连接，信号反馈电路12分别与单串放电电路7和单片机1连接，显示屏14与单片机1连接。

进一步，单串放电电路7和电池排线接口18之间连接有单串保护电路11。

进一步，单片机1还电性连接有操作按键15和散热风扇16。

本实施例针对未拆解电芯的电池组进行单串容量检测，通过把电池组的总放电线（即电池组放电接口5）和电池组的排线（即电池排线接口18）分别与本实施例内部电路连接，然后通过对电池组进行充放电循环，再通过放电电流与放电时间计算出各串电池容量。

具体步骤如下：

1、先通过充电接口6接入充电电源，随后利用整组充电电路2对接电池组放电接口5对电池组进行进行整组充电并将电池组的电压信号实时反馈给单片机1，其中，整组充电可采用充电接口6接入电源插入的方法充电，也可以采用内部镶嵌充电电源进行充电；当某串电芯的电压达到最高保护值时，单片机1则自动停止整组充电，随后在进行单串充电。

2、单串充电时，则利用单串充电电路8对未满的单串进行充电，利用电压测量电路9实时检测单串电池的电压并将电压输入至单片机1，从而以保证每串电池都处于满电状态。

3、当电池都充能完成后，则利用整组放电电路2对整组电池进行放电并将放电电流信号反馈给单片机1，这时，当电池组中某串电芯的电压达到最低保护值时，整组放电停止，此时，可以通过放电电流及放电时间而得出整电池组的容量值。

4、利用单串放电电路7与电池排线接口18对每串电芯进行单独放电，并利用相对应的信号反馈电路12对单串放电电流信号反馈给单片机1，从而根据每串放电的时间而得出容量差。

通过步骤1-4的一个循环，便可以得出每串电池的容量，以方便维修人员根据每串电池的容量差异来进行维修，从根本上解决电池组压差的问题，使电池组的维修维护更便捷省时间，有效的延长了电池组的使用寿命，并且资源利用最大化。

此外，本实施例在步骤1和2时，也可以直接通过单串充电电路8实现电池组每串电池满电状态，然后通过单串放电电路7对每串电池进行放电直到电池保护值，计算放电电流与放电时间便可以得出每串电池容量。

本实施例的单片机1还电性连接有散热风扇16、操作按键15和显示屏14，利用散热风扇16对整体系统进行扇热，利用操作按键15方便用户操作，利用显示屏14显出容量值，而显示屏不单单只显示某个数值，还显示单串电压值、电压差值、总电压值、单串容量值、整组容量值等，这些参数值可通过操作按键15进行切换显示，此外还可以通过总放电的方式读取每串电芯电压值来判断电池组的动态性能状态。

进一步，本实施例的整组充电电路2可采用如图2所示的电路图，即包括第一继电器J26、第二继电器J25、第三继电器J22和第一稳压芯片U60，第一继电器J26输出端分别与充电电源和电池组放电接口6连接，第一继电器J26的输入端连接有第一三极管Q181，第一三极管Q181的基极通过第一电阻R513与单片机1连接，第二继电器J25通过第二电阻R436与充电接口连接，第二继电器J25的输出端通过依次串联的第三电阻R511和第一可调电阻VR1与单片机连接，第二继电器J25的控制端通过第二三极管Q180与单片机1连接，第三继电器J22依次通过第五电阻R435和第一二极管D99与电池组放电接口6连接，第三继电器J22的输出端通过依次串联的第四电阻R438和第二可调电阻VR2与单片机1连接，第三继电器J22的控制端通过第三三极管Q164与单片机1连接，第一稳压芯片U60的输入端通过依次串联的第六电阻R431和第一二极管D99与电池组放电接口6连接，第一稳压芯片U66的输出端通过第一电感线圈L4与整组放电电路3连接。本电路主要由三个继电器构成，利用第一继电器接J26收单片机1的控制信号来控制充电或停止充电，利用第二继电器J25采集充电电源的电压信号并将信号通过第一可调电阻RX1反馈给单片机1，利用第三继电器J22接入电池组的电压信号并通过第二可调电阻VR2将信号反馈给单片机1，而单片机1分别通过第二三极管Q180和第三三极管Q164来控制第二继电器J25和第三继电器J22的工作，其中第一继电器J26可采用5引脚继电器，第二继电器J25和第三继电器J22可采用8引脚继电器，对此本实施例不加以限定。

进一步，本实施例的第二继电器J25和第三继电器J22分别并联有第一储能电容C1和第二储能电容C2，利用第一储能电容C1和第二储能电容C2分别将电压进行存储，当继电器切换到另一地线时，便可以放出，单片机1就能检测出电压是否匹配当前的电池，保证安全工作。

进一步，本实施例的整组放电电路3可采用如图3所示的电路结构，即包括第四三极管Q166、第五三极管Q163、第一放大器U61-A、第二放大器U61-B、第三放大器U61-C和第四放大器U61-D，第四三极管Q166发射极与第一电感线圈L4连接，第四三极管Q166的基极通过第七电阻R458与第一信号转换控制电路4连接，第四三极管Q166的集电极通过第八电阻R449与第二放大器U61-B的同相端连接，第二放大器U61-B的输出端通过第九电阻R452与第一放大器U61-A的同相端连接，第一放大器U61-A的输出端通过第十电阻R429与第五三极管Q163的基极连接，第五三极管Q163的集电极与档位选择电路5连接，第五三极管Q163的发射极通过第十一电阻R453与第三放大器U61-C的同相端连接，第三放大器U61-C的输出端通过第十二电阻R456分别与第一放大器U61-A的反相端和第四放大器U61-D的同相端连接，第三放大器U61-C的反相端与第一信号转换控制电路4连接，第四放大器U61-D的输出端与单片机1连接。本电路通过第四三极管U61-D的集电极依次通过第一电感线圈L4和第一稳压芯片U60接入电池组，从而实现与电池组放电接口5的连接，实现电池组电源接入，完成对电池组的总放电，其中，利用第四三极管Q166、第四放大器U61-D、第三放大器U61-C接收第单片机输入的控制信号，利用第五三极管Q163的集电极与档位选择电路5连接实现放电工作，本实施例的档位选择电路5可采用如图10的电路结构，其中，电路中通过RL1、V12、V12’、V24、V24’、V36、V36’、V48、V48’、V60实现不同电压负载连接，利用多单片机1控制继电器J18-J21实现负载选择，方便选择最好用于放电的负载，其中负载的电压级别可为12V、24V、36V、48V、60V，而通过第五三极管Q163对负载提供电能，实现放电。

优选地，本实施例的单串充电电路8可采用如图4所示的电路结构，即包括第四继电器J24、第一MOS管Q152、第二MOS管Q153、第六三极管Q154、第七三极管Q155、第二稳压芯片U53、第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57，第四继电器J24输入端与电压测量电路8连接并与第二MOS管Q153的源极和第一MOS管Q152的漏极连接，第四继电器J24的控制端与第六三极管Q154的集电极连接，第六三极管Q154的基极通过依次串联的第十三电阻R416和第二二极管D203与单片机1连接，第二MOS管Q153和第一MOS管Q152的栅极均与第七三极管Q155的集电极连接，第七三极管Q155的基极通过第十四电阻R413与单片机1连接，第一MOS管Q152的源极和第二MOS管Q153的漏极均与第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57的BAT端脚连接，第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57的CE端脚分别通过第十五电阻R417和第十六电阻R419与单片机1连接，第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57的VCC端脚通过第二电感线圈L3与第二稳压芯片U53的SW端脚连接，第二稳压芯片U53的IN端脚连接有电流桥BD1，电流桥BD1输出端还连接于电源电路101，电流桥BD1输入端连接有连接头JK18，连接头JK18接入充电电源。本电路主要通过连接头JK18（XH-4P接头）接入用于单串充电电源，而通过第二稳压芯片U53、第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57实现电能处理来供单串电池进行充电，其中利用第一充电IC芯片U58和第二充电IC芯片U57接收单片机1信号。

对于单串充电单压的检测则采用电压测量电路9，本实施例的电压测量电路9可采用如图9所示，其中利用若干第五继电器J13分别对应连接相应的电池排线接口18，第五继电器J13的输入端接入单串充电电路8反馈的电源信号端，而利用第八三极管接入单片机1，实现接收单片机1的控制和反馈信号至单片机1。

本实施例的若干组单串放电电路7可采用如图5所示的电路结构，其中为更好的说明本电路的工作原理，故对电路连接脚进行标号，并利用其中两组进行解释说明，其中元器件U21和U22均为升压IC芯片，其中B1连接脚接第一串电芯的正极，B2接第二串电芯的正极，B1连接脚相对于B2是负极，依次方式叠加每串单元电路，其中BD1和BD2连接脚同时接单串放电负载（如LED灯）、BDS1’连接脚接信号反馈电路以作为放电计时反馈。

本实施例的保护电路11则用于保护单串放电电路7，故也是有若干个单元电路进行并联而成，其中保护电路11的电路结构图可采用如图6所示，即包括过充过放保护IC芯片U2（DW01），利用充过放保护IC芯片U2与电池排线接口9连接，充过放保护IC芯片U2的DOUT引脚与单串放电电路7连接。

本实施例的信号反馈电路12可采用如图10所示，因整体单串放电电路是由多个单串放电电路7串联组合，因此，每单元电路有对应一个信号反馈电路12，本实施例的信号反馈电路12可采用如图10所示，本电路通过编码芯片U67、U68将单串放电电路输入的高低电平信号变成一路信号输出，随后经光耦U69传输给单片机1，利用反馈的信号启动单片机1监控单串放电电路7什么时候停止工作的作用，以便单片机1计算单串电池的放电时间，计算单串电池的剩余容量。

此外，因为各电路的地线不能与主板单片机2的地线相通，故整组充电电路2和整组放电电路17通过第一信号转换控制电路4与单片机连接；

单串放电电路7通过第二信号转换控制电路10与单片机1连接；

信号反馈电路12通过第三信号转换控制电路13与单片机1连接。

其中第一信号转换控制电路4、第二信号转换控制电路10和第三信号转换控制电路13均采用光电耦合实现信息传输，而根据不同电路选择，光电耦合的周边电路会有所不同，本实施例对此不加以限定，但为了更好的说明本实施例，故对第一信号转换控制电路4进行举例说明，其中第一信号转换控制电路4可采用如图3所示的结构，即单片机1输入的信号通过内部光电耦合，再通过比较器输入到相应电路中。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种电池组单串容量检测系统，其特征在于：包括用于接入充电电源的充电接口、用于连接电池组的放电接口、用于连接单串电池的电池排线接口、用于对电池组进行整组充电的整组充电电路、用于对充电未满单串电池进行充电的单串充电电路、用于对电池组进行整组放电的整组放电电路、用于对未放电完全的单串电池进行放电的若干个单串放电电路、用于连接放电负载及整组选择合适放电电流的档位选择电路、用于采集每串电池电压的电压测量电路、用于反馈放电高低电平的若干个信号反馈电路、用于数据分析反馈的单片机、用于数据显示的显示屏；

所述充电接口与电池组放电接口与整组充电电路连接，所述整组充电电路和整组放电电路与单片机连接，所述档位选择电路分别与整组充电电路、整组放电电路和单片机连接，所述单串充电电路与单片机连接并通过电压测量电路与电池排线接口连接，所述单串放电电路与单片机和电池排线接口连接，所述信号反馈电路分别与单串放电电路和单片机连接，所述显示屏与单片机连接。

2.如权利要求1所述的一种电池组单串容量检测系统，其特征在于：所述单串放电电路和电池排线接口之间连接有单串保护电路。

3.如权利要求2所述的一种电池组单串容量检测系统，其特征在于：所述整组充电电路和整组放电电路通过第一信号转换控制电路与单片机连接；

所述单串放电电路通过第二信号转换控制电路与单片机连接；

所述信号反馈电路通过第三信号转换控制电路与单片机连接。

4.如权利要求3所述的一种电池组单串容量检测系统，其特征在于：所述单片机还电性连接有操作按键和散热风扇。

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