CN203747465U - 基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置 - Google Patents

基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置 Download PDF

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马文静
陈继永
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Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,包括电源模块串联连接有若干个蓄电池,所述各个蓄电池分别并联连接有旁路开关和无线检测模块,所述无线检测模块连接有均衡管理控制器,所述均衡管理控制器还连接有电源模块,所述无线检测模块和均衡管理控制器内都设置有无线传输芯片。本实用新型通过无线检测模块实时监测每个单体电池的电压、电流、温度、充电状态等参数,通过无线网络来组建电池均充控制系统,对蓄电池充电过程实行闭环控制,解决当单体电池较多时就会存在安装困难、布线繁琐及维护不方便等问题,增加系统的可靠性。采用该充电装置对蓄电池进行充电,有效防止了过充现象,延长了蓄电池的循环使用寿命。

Description

基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种蓄电池均衡充电技术,尤其涉及一种基于Zigbee无线网络的蓄电池均衡充电装置。
背景技术
[0002] 随着科技的快速发展,蓄电池也广泛地应用到了各个领域,比如太阳能与风能发电系统的储能,由于发电随机性较强,稳定性差,在发电系统中难以保证有规律的发电,为了提高发电系统供电的稳定性与连续性,将蓄电池组作为储能装置。UPS (不间断电源系统)通常被用于通讯控制中心,数据交换处理中心、银行金融系统、交通控制中心、政府机要部门、生产控制中心等重要部门与机构。作为UPS的心脏部分,蓄电池担负着极其重要的角色。铁路上蓄电池主要用于电力机车合闸及应急备用电源和内燃机车的启动、客车的空调、信号照明等。随着人们环保意识的加强,电动汽车的普及,对蓄电池的需求也是越来越大。对于同规格、同型号的蓄电池来说,由于制造工艺的水平限制,电池单体的不一致问题是不可避免的;在电池组使用中,单体电池不一致问题对电池组性能造成了很大的影响,目前常用的均衡充电方法主要有以下几种:
[0003] I)在电池组的各单体电池上附加一个并联均衡电路,以达到分流的作用。在这种模式下,当某个电池首先达到满充时,均衡装置能阻止其过充并将多余的能量转化成热能,继续对未充满的电池充电。该方法简单,但会带来能量的损耗,不适合快充系统。
[0004] 2)在充电前对每个单体逐一通过同一负载放电至同一水平,然后再进行恒流充电,以此保证各个单体之间较为准确的均衡状态。但对蓄电池组,由于个体间的物理差异,各单体深度放电后难以达到完全一致的理想效果。即使放电后达到同一效果,在充电过程中也会出现新的不均衡现象。
[0005] 3)运用分时原理,通过开关组件的控制和切换,使额外的电流流入电压相对较低的电池中以达到均衡充电的目的。该方法效率比较高,但控制比较复杂,安装接线比较繁琐。
实用新型内容
[0006] 实用新型目的:本实用新型的目的是为了解决当单体电池较多时所存在的安装困难、布线繁琐及维护不方便等问题,本实用新型采用ZigBee无线网络来组建电池均充控制系统可以解决上述种种问题。
[0007] 技术方案:本实用新型所述的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,包括电源模块串联连接有若干个蓄电池,所述各个蓄电池分别并联连接有旁路开关和无线检测模块,所述无线检测模块连接有均衡管理控制器,所述均衡管理控制器还连接有电源模块,所述无线检测模块和均衡管理控制器内都设置有无线传输芯片。
[0008] 作为优选,所述无线传输芯片采用CC2530芯片。
[0009] 作为优化,所述CC2530芯片连接有Uart接口、JTAG调试接口、32.768HZ实时时钟电路和32MHZ系统时钟电路。
[0010] 作为优化,所述电源模块内置有无线传输模块和A/D转换模块。
[0011] 作为优化,所述无线检测模块内置有电压、电流、温度检测单元以及报警电路。
[0012] 有益效果:本实用新型通过无线检测模块实时监测每个单体电池的电压、电流、温度、充电状态等参数,通过无线网络来组建电池均充控制系统,对蓄电池充电过程实行闭环控制,解决当单体电池较多时就会存在安装困难、布线繁琐及维护不方便等问题,增加系统的可靠性。同时采用该充电装置对蓄电池进行充电,有效防止了过充现象,延长了蓄电池的循环使用寿命。
附图说明
[0013] 图1为本实用新型的整体电路结构框图。
[0014] 图2为本实用新型的无线检测模块结构框图。
[0015] 图3为本实用新型的系统星型拓扑结构图。
具体实施方式
[0016] 如图1所示的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,包括电源模块串联连接有若干个蓄电池,各个蓄电池分别并联连接有旁路开关和无线检测模块,无线检测模块连接有均衡管理控制器,均衡管理控制器还连接有电源模块,无线检测模块和均衡管理控制器内都设置有无线传输芯片,其中无线传输芯片采用CC2530芯片,电源模块内置有无线传输模块和A/D转换模块。
[0017] 如图2所示的无线检测模块结构图,无线检测模块由采集电路和无线通信芯片CC2530两部分组成,CC2530芯片连接有Uart接口、JTAG调试接口、32.768HZ实时时钟电路和32MHZ系统时钟电路。无线检测模块实时监测每个单体电池的电压、电流、温度、充电状态等参数,当单体电池电压达到其设定值时,无线检测模块则控制旁路开关闭合,从而停止对该单体电池充电。同时无线检测模块把采集到的各参数通过ZigBee无线传输到均衡管理控制器中。各检测模块如发现与均衡管理控制器通讯无法连接或检测到单体电池过充、温度过高等故障,则自动闭合旁路开关,切断单体电池与充电电路的连接,以免均衡管理控制器因接收的单体电池数据不完整而采用不适当的充电控制策略,对该单体电池造成损害。
[0018] 旁路开关与各单体蓄电池并联,数量与单体电池数量相同。当某单体电池充满时,旁路开关闭合,此时电流从旁路开关流过,此单体电池被切除,有效地防止了过充现象。
[0019]图3为系统星型拓扑结构图。无线检测模块(I〜η)实时采集所对应的蓄电池单体的各个电参数,同时把测得的电压与设定值比较,蓄电池充满后无线检测模块(I〜η)则控制对应的旁路开关闭合,停止对该单体电池充电。无线检测模块(I〜η)还需要把测得的各电参数通过无线网络传输给均衡充电控制器。
[0020] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,其特征在于:包括电源模块串联连接有若干个蓄电池,所述各个蓄电池分别并联连接有旁路开关和无线检测模块,所述无线检测模块连接有均衡管理控制器,所述均衡管理控制器还连接有电源模块,所述无线检测模块和均衡管理控制器内都设置有无线传输芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,其特征在于:所述无线传输芯片采用CC2530芯片。
3.根据权利要求2所述的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,其特征在于:所述CC2530芯片连接有Uart接口、JTAG调试接口、32.768HZ实时时钟电路和32MHZ系统时钟电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,其特征在于:所述电源模块内置有无线传输模块和A/D转换模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线网络的蓄电池均衡充电装置,其特征在于:所述无线检测模块内置有电压、电流、温度检测单元以及报警电路。
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