CN111613841A - 一种电池电压采集及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种电池电压采集及控制系统，包括电压采集模块、电压检测模块、控制模块、传输模块，电压采集模块与电压检测模块连接，电压检测模块与控制模块双向连接，控制模块与传输模块连接，本系统提供一种产品电池在线检测电池状态、故障预警、快速响应、以太网远程控制等。以满足产品电池安全、可靠使用的要求。

Description

一种电池电压采集及控制系统
技术领域
本发明涉及一种电池电压采集及控制系统。
背景技术
产品电池是一些大型产品中最关键核心部件技术之一，其可靠性、 电池放电性能、电池性能健康状况对产品工作完成效果至关重要，目 前几乎所有大型产品电池均采用裸电池的方式，在电池完成装机后， 电池性能的检测就成为一个最大难题，每次检测都需要将电池组从产 品上拆下来，检测好后又装回去，费力又不安全，拆装过程无形增加 了人为因素风险，极大影响系统产品工作的可靠性。
电压采集技术是通过箭上充放电设备的一项关键技术，采样输出 电压值的准确性直接影响到被充电设备的性能以及充放电设备的自 动控制系统所能达到的精度。原有的充放电设备需要人工干预，用万 用表实时测量电池两端的电压，当有电池达到充放电溢示值时，要将 其切出充电回路。当电池数量较多时，这种原始的手动测量方法不仅 耗费人力，而且不可避免的会发生延迟切出等试验事故，进而损坏电 池，缩短电池寿命，智能化程度低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池电压采集及控制系 统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种电池电压采集及控制系统，包括电池、电压检 测模块、FPGA芯片、以太网通讯模块、充放电设备、地面设备，电 池与充放电设备、电压检测模块输入端分别连接，电压检测模块输出 端与FPGA芯片连接，FPGA芯片与以太网通讯模块、充放电设备连接， 以太网通讯模块与地面设备连接。
所述电压检测模块包括单体电压检测电路、总电压检测电路，单 体电压检测电路包括电压管理芯片、隔离器，电压管理芯片的41脚、 42脚、44脚分别与隔离器的14脚、13脚、12脚连接，总电压检测芯片 是AD芯片，AD芯片的4脚、5脚分别接收外部发送的控制指令时序信 号。
所述FPGA芯片的L14引脚与隔离器的4脚连接，FPGA芯片的M16 脚与隔离器的3脚连接，FPGA芯片的H13脚与隔离器的5脚连接， FPGA芯片的J4引脚与隔离器的6脚连接。
所述单体电压检测电路数据交互接口采用高频调制变压器物理 隔离，且单体电压检测电路与FPGA芯片数据交换采用I2C通讯方式。
所述以太网通讯模块与FPGA芯片、地面设备分别双向连接。
FPGA芯片设置有调试接口，可以调试接口配制部分功能参数。
所述FPGA芯片是XC6SLX25-2FTG256I。
所述电压管理芯片是LTC6802IG-1，隔离器ADUM2401BRWZ， AD芯片是AD7895AR-10。
本发明的有益效果在于：本系统提供一种产品电池在线检测电池 状态、故障预警、快速响应、以太网远程控制等。以满足产品电池安 全、可靠使用的要求。
附图说明
图1是本发明的连接原理图；
图2是本发明的实施例电压检测时序控制图；
图3是本发明的隔离器电路原理图；
图4是本发明的总电压检测电路电路原理图；
图5是本发明的单体电压检测电路原理图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限 于所述。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图 和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图2所示的一种电池电压采集及控制系统，包括电池、电压检 测模块、FPGA芯片、以太网通讯模块、充放电设备、地面设备，电 池与充放电设备、电压检测模块输入端分别连接，电压检测模块输出 端与FPGA芯片连接，FPGA芯片与以太网通讯模块、充放电设备连接， 以太网通讯模块与地面设备连接。
电压检测模块包括单体电压检测电路、总电压检测电路，单体电 压检测电路包括电压管理芯片、隔离器，电压管理芯片的41脚、42 脚、44脚分别与隔离器的14脚、13脚、12脚连接，总电压检测芯片是 AD芯片，AD芯片的4脚、5脚分别接收外部发送的控制指令时序信号。
FPGA芯片的L14引脚与隔离器的4脚连接，FPGA芯片的M16脚与 隔离器的3脚连接，FPGA芯片的H13脚与隔离器的5脚连接，FPGA芯 片的J4引脚与隔离器的6脚连接。
单体电压检测电路数据交互接口采用高频调制变压器物理隔离， 且单体电压检测电路与FPGA芯片数据交换采用I2C通讯方式。
以太网通讯模块与FPGA芯片、地面设备分别双向连接。
FPGA芯片设置有调试接口，可以调试接口配制部分功能参数。
FPGA芯片是XC6SLX25-2FTG256I。
电压管理芯片是LTC6802IG-1，隔离器ADUM2401BRWZ， AD芯片是AD7895AR-10。
本发明的工作原理：控制模块是微控制器，微控制器用于控制外 围检测模块对电池进行动态检测,接收地面设备的指令,控制充电模块 对电池组进行充电,当检测到测到单体电压大于4.15V或总体电压大 于33.2V时,启动电压保护功能,停止对电池充电。当检测到单体电压差 大于200mv时，通过以太网通讯向地面设备发送电压均衡信息，由地 面设备启动电池均衡，在均衡期间，检测到电池单体电压小于100mv， 则向地面设备发送停止均衡信息，进入正常充电模式。当检测到单体 电池电压低于2.85V，向地面设备发送过放报警信息，当单体电压低 于2.5V时，则关闭放电开关K1，停止电池放电，并记录电池状态， 在下次开始充电时，读取存储器内状态信息，并控制充电电流。当检 测到放电电流大于短路电流门限值时，启动短路保护功能，断开放电 开关。在电流恢复到正常值时，解除短路保护状态；
控制模块完成电池管理模块各组成模块的控制、协调、通讯协议 处理、检测数据分析和处理功能。
实施例：控制模块根据图3时序送出的控制信号经接口传输至电 压检测模块、电池单体电压检测模块，控制模块内部的AD芯片依据 控制信号开始采集电池电压，电压检测模块、电池单体电压检测模块 采集的电池电压和单体电池电压数据，通过接口传输到控制模块的 FPGA芯片，FPGA芯片依据控制协议和数据处理规则对收到的电池电 压数据进行分析，当检测到电池电压过低后，通过RS-422接口输出控 制信号至恒流充电模块，恒流充电模块工作并对电池进行恒压恒流充 电，当控制模块接收到电池电压升高到额定值后输出“停止充电”指 令给恒流充电模块，模块停止充电。

Claims (8)

1.一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：包括电池、电压检测模块、FPGA芯片、以太网通讯模块、充放电设备、地面设备，电池与充放电设备、电压检测模块输入端分别连接，电压检测模块输出端与FPGA芯片连接，FPGA芯片与以太网通讯模块、充放电设备连接，以太网通讯模块与地面设备连接。
2.如权利要求1所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述电压检测模块包括单体电压检测电路、总电压检测电路，单体电压检测电路包括电压管理芯片、隔离器，电压管理芯片的41脚、42脚、44脚分别与隔离器的14脚、13脚、12脚连接，总电压检测芯片是AD芯片，AD芯片的4脚、5脚分别接收外部发送的控制指令时序信号。
3.如权利要求1所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述FPGA芯片的L14引脚与隔离器的4脚连接，FPGA芯片的M16脚与隔离器的3脚连接，FPGA芯片的H13脚与隔离器的5脚连接，FPGA芯片的J4引脚与隔离器的6脚连接。
4.如权利要求2所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述单体电压检测电路数据交互接口采用高频调制变压器物理隔离，且单体电压检测电路与FPGA芯片数据交换采用I2C通讯方式。
5.如权利要求1所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述以太网通讯模块与FPGA芯片、地面设备分别双向连接。
6.如权利要求1所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：FPGA芯片设置有调试接口，可以调试接口配制部分功能参数。
7.如权利要求1所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述FPGA芯片是XC6SLX25-2FTG256I。
8.如权利要求2所述的一种电池电压采集及控制系统，其特征在于：所述电压管理芯片是LTC6802IG-1，隔离器ADUM2401BRWZ，AD芯片是AD7895AR-10。
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