CN113013940A - 一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，包括充电器系统、电池容量系统和保护板，充电器系统通过对充电电流的采集，然后对时间积分，得到充电容量，通过RS485接口发给锁控板锁控板得到充电容量，反馈给保护板，所述充电器系统包括单片机、数模转换模块、开关电源芯片、整流电路、电流与电压采集模块和RS485电路，所述RS485电路连接有RS485接口，并且与单片机连接，所述单片机与所述数模转换模块连接，所述数模转换模块与所述开关电源芯片连接，所述开关电源芯片与所述整流电路连接，所述整流电路与所述电流与电压采集模块连接。本发明精确掌握电池容量，保证客户使用安全；降低维护成本；数据统计分析优化产品性能。

Description

一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统。
背景技术
电流积分法是电池充放电电流与时间的积分计算电池容量。因电池老化电池的真实容量会下降，单靠保护板计算容量的误差会随时间慢慢变大，所以将充电器的充电容量参与到计算中，能有效降低电池真实容量的计算误差，电池真实容量＝电池出厂预置容量-容量损耗，电池出厂预置容量：电池在出厂前用专用仪器测量的电池真实容量，容量损耗：电池容量是持续下降的，保护板算出的放电容量一定大于充电器的充电容量，容量损耗＝保护板计算的放电容量-充电器计算的充电容量，充电器的充电容量参与到公式中，就能计算出电池的容量损耗，从而计算出电池的真实容量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，本发明另提供了一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统；包括充电器系统、电池容量系统和保护板，充电器系统通过对充电电流的采集，然后对时间积分，得到充电容量，通过RS485接口发给锁控板锁控板得到充电容量，反馈给保护板，所述充电器系统包括单片机、数模转换模块、开关电源芯片、整流电路、电流与电压采集模块和RS485电路，所述RS485电路连接有RS485接口，并且与单片机连接，所述单片机与所述数模转换模块连接，所述数模转换模块与所述开关电源芯片连接，所述开关电源芯片与所述整流电路连接，所述整流电路与所述电流与电压采集模块连接，所述电流与电压采集模块输入端连接充电接口，所述电流与电压采集模块的输出端还与单片机连接，所述电池容量系统包括AD电压采集模块、模拟开关，NB-LOT模块、温度传感器、加热开关、开盖检测模块、RS485通信模块、温度传感器和电流监测模块，所述电流监测模块与电池充放电口连接，与电池充放电口、模拟开关和AD电压采集模块均连接有保护电路，所述AD电压采集模块与NB-LOT模块连接，所述NB-LOT模块与温度传感器模块连接，所述NB-LOT模块还与所述加热开关和开盖监测模块连接，与所述电池充放电口连接的保护电路连接有温度传感器。
进一步，所述开关电源芯片采用集成度高的SG3525芯片，开关电源芯片给MOS提供脉宽可调的信号驱动变压器，在变压器次级输出低压大电流的交变电压，然后经过整流电路输出直流电压，该电压经过电压与电流采集电路反馈给运放，反馈信号与DAC芯片MCP4822共同完成对SG3252的控制，完成闭环控制单片机控制DAC芯片MCP4822的2路输出电压，可调节开关电源电路的充电电压与电流。充电器电路具有RS485通信电路，设置参数指令通过RS485电路送入单片机，单片机解析指令然后控制开关电源，单片机采集散热片温度，当温度高于设定值时，会关闭开关电源，防止电路过热，充电电压和电流会采集给单片机，该数据可通过RS485实时读取。
进一步，所述保护电路采用BM3451型电路，通过检测各节电池的电压、充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充、过放、放电过电流、短路、充电过电流、温度保护等保护功能，通过外置电容来调节过充、过放、过电流保护延时，BM3451提供了电池容量平衡功能，消除电池包中各节电池容量差异，延长电池组寿命，BM3451可以实现多个芯片级联，对6节或6节以上电池包进行保护。
进一步，所述NB-IOT模块用于将电池的监测信息网络实时连接服务器，服务器可远程获取电池数据。
进一步，所述AD电压采集模块使用ADS1015，内部含有一个输入多路MUX复用器，可同时采集2路差分电压信号，电压信号直接送入AIN2和AIN3引脚，可按分压电阻比例获得精确的电压值，电流采样电阻得到的微弱电压信号经过运放放大之后，送入AIN0和AIN1引脚，按照I＝U/R计算出电流值。
进一步，ADC的一个通道只能测量一路电压值，为了测量多节电池的电压，加入了模拟开关，MKV1、MKV2、MKV3、MKV4按照时间顺序输出高电平，VIN就会依次与B1+、B2+、B3+、B4+相连接，N串电池的电压采集采用N路模拟开关即可，单节电压计算方法：第1节电压＝VB1，第2节电压＝VB2-VB1，第3节电压＝VB3-VB2，第4节电压＝VB4-VB3。
本发明的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，本发明能
1、精确掌握电池容量，保证客户使用安全；
2、降低维护成本；
3、数据统计分析优化产品性能。
附图说明
图1是本发明的电池系统的结构图；
图2是本发明的充电器结构示意图；
图3是本发明的保护电路的功能框图；
图4是本发明的电压采集的电路图；
图5是本发明的单节电压采集电路图。
图6是本发明的加热控制的电路图；
图7是本发明的开盖检测电路图；
图8是本发明的RS485通信电路图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，显然，所描述的实施例仅仅只是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例中，如图1所示，本发明提出包括充电器系统、电池容量系统和保护板，充电器系统通过对充电电流的采集，然后对时间积分，得到充电容量，通过RS485接口发给锁控板锁控板得到充电容量，反馈给保护板，所述充电器系统包括单片机、数模转换模块、开关电源芯片、整流电路、电流与电压采集模块和RS485电路，所述RS485电路连接有RS485接口，并且与单片机连接，所述单片机与所述数模转换模块连接，所述数模转换模块与所述开关电源芯片连接，所述开关电源芯片与所述整流电路连接，所述整流电路与所述电流与电压采集模块连接，所述电流与电压采集模块输入端连接充电接口，所述电流与电压采集模块的输出端还与单片机连接，所述电池容量系统包括AD电压采集模块、模拟开关，NB-LOT模块、温度传感器、加热开关、开盖检测模块、RS485通信模块、温度传感器和电流监测模块，所述电流监测模块与电池充放电口连接，与电池充放电口、模拟开关和AD电压采集模块均连接有保护电路，所述AD电压采集模块与NB-LOT模块连接，所述NB-LOT模块与温度传感器模块连接，所述NB-LOT模块还与所述加热开关和开盖监测模块连接，与所述电池充放电口连接的保护电路连接有温度传感器。
本实施例中，所述开关电源芯片采用集成度高的SG3525芯片，开关电源芯片给MOS提供脉宽可调的信号驱动变压器，在变压器次级输出低压大电流的交变电压，然后经过整流电路输出直流电压，该电压经过电压与电流采集电路反馈给运放，反馈信号与DAC芯片MCP4822共同完成对SG3252的控制，完成闭环控制单片机控制DAC芯片MCP4822的2路输出电压，可调节开关电源电路的充电电压与电流。充电器电路具有RS485通信电路，设置参数指令通过RS485电路送入单片机，单片机解析指令然后控制开关电源，单片机采集散热片温度，当温度高于设定值时，会关闭开关电源，防止电路过热，充电电压和电流会采集给单片机，该数据可通过RS485实时读取。
本实施例中，所述保护电路采用BM3451型电路，通过检测各节电池的电压、充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充、过放、放电过电流、短路、充电过电流、温度保护等保护功能，通过外置电容来调节过充、过放、过电流保护延时，BM3451提供了电池容量平衡功能，消除电池包中各节电池容量差异，延长电池组寿命，BM3451可以实现多个芯片级联，对6节或6节以上电池包进行保护。
本实施例中，所述NB-IOT模块用于将电池的监测信息网络实时连接服务器，服务器可远程获取电池数据。
本实施例中，所述AD电压采集模块使用ADS1015，内部含有一个输入多路MUX复用器，可同时采集2路差分电压信号，电压信号直接送入AIN2和AIN3引脚，可按分压电阻比例获得精确的电压值，电流采样电阻得到的微弱电压信号经过运放放大之后，送入AIN0和AIN1引脚，按照I＝U/R计算出电流值。
本实施例中，ADC的一个通道只能测量一路电压值，为了测量多节电池的电压，加入了模拟开关，MKV1、MKV2、MKV3、MKV4按照时间顺序输出高电平，VIN就会依次与B1+、B2+、B3+、B4+相连接，N串电池的电压采集采用N路模拟开关即可，单节电压计算方法：第1节电压＝VB1，第2节电压＝VB2-VB1，第3节电压＝VB3-VB2，第4节电压＝VB4-VB3。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：包括充电器系统、电池容量系统和保护板，充电器系统通过对充电电流的采集，然后对时间积分，得到充电容量，通过RS485接口发给锁控板锁控板得到充电容量，反馈给保护板，所述充电器系统包括单片机、数模转换模块、开关电源芯片、整流电路、电流与电压采集模块和RS485电路，所述RS485电路连接有RS485接口，并且与单片机连接，所述单片机与所述数模转换模块连接，所述数模转换模块与所述开关电源芯片连接，所述开关电源芯片与所述整流电路连接，所述整流电路与所述电流与电压采集模块连接，所述电流与电压采集模块输入端连接充电接口，所述电流与电压采集模块的输出端还与单片机连接，所述电池容量系统包括AD电压采集模块、模拟开关，NB-LOT模块、温度传感器、加热开关、开盖检测模块、RS485通信模块、温度传感器和电流监测模块，所述电流监测模块与电池充放电口连接，与电池充放电口、模拟开关和AD电压采集模块均连接有保护电路，所述AD电压采集模块与NB-LOT模块连接，所述NB-LOT模块与温度传感器模块连接，所述NB-LOT模块还与所述加热开关和开盖监测模块连接，与所述电池充放电口连接的保护电路连接有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：所述开关电源芯片采用集成度高的SG3525芯片，开关电源芯片给MOS提供脉宽可调的信号驱动变压器，在变压器次级输出低压大电流的交变电压，然后经过整流电路输出直流电压，该电压经过电压与电流采集电路反馈给运放，反馈信号与DAC芯片MCP4822共同完成对SG3252的控制，完成闭环控制单片机控制DAC芯片MCP4822的2路输出电压，可调节开关电源电路的充电电压与电流。
3.根据权利要求1所述的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：所述保护电路采用BM3451型电路，通过检测各节电池的电压、充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充、过放、放电过电流、短路、充电过电流、温度保护等保护功能，通过外置电容来调节过充、过放、过电流保护延时，BM3451提供了电池容量平衡功能，消除电池包中各节电池容量差异，延长电池组寿命，BM3451可以实现多个芯片级联，对6节或6节以上电池包进行保护。
4.根据权利要求1所述的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：所述NB-IOT模块用于将电池的监测信息网络实时连接服务器，服务器可远程获取电池数据。
5.根据权利要求1所述的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：所述AD电压采集模块使用ADS1015，内部含有一个输入多路MUX复用器，可同时采集2路差分电压信号，电压信号直接送入AIN2和AIN3引脚，可按分压电阻比例获得精确的电压值，电流采样电阻得到的微弱电压信号经过运放放大之后，送入AIN0和AIN1引脚，按照I＝U/R计算出电流值。
6.根据权利要求5所述的一种保护板与充电器共同计算电池容量的系统，其特征在于：ADC的一个通道只能测量一路电压值，为了测量多节电池的电压，加入了模拟开关，MKV1、MKV2、MKV3、MKV4按照时间顺序输出高电平，VIN就会依次与B1+、B2+、B3+、B4+相连接，N串电池的电压采集采用N路模拟开关即可，单节电压计算方法：第1节电压＝VB1，第2节电压＝VB2-VB1，第3节电压＝VB3-VB2，第4节电压＝VB4-VB3。
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