CN204465068U - 基于电池管理的智能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种基于电池管理的智能供电系统，包括CPU、电池管理板和锂电池，电池管理板上设有充电单元、放电单元和控制单元，充电单元动态检测锂电池的电量且自动为锂电池充电；放电单元为CPU供电，且采用大电流MOS管作为开关控制放电的通断；CPU与控制单元相互连通。本实用新型在检测到外部输入电源掉电后，会通知CPU保存数据，待数据保存完成后再进行关机，防止重要数据的丢失，还能够在CPU程序出错的情况下强制关机，防止因程序出错导致系统无法关闭。

Description

基于电池管理的智能供电系统
技术领域
本实用新型涉及工业控制领域，具体涉及一种基于电池管理的智能供电系统。
背景技术
目前，工业控制领域经常会用到多个带有操作系统的设备，在此类设备中，一般的开关机都是通过时序电源，或者电源总闸来控制电源，以达到很多设备同时开机和关机的功能，减轻了用户使用时的复杂度，但这样的操作会导致部分需要保存信息的设备在没有完全保存信息的情况下突然断电，造成重要信息的丢失、系统的异常等问题。
实用新型内容
发明目的：本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于电池管理的智能供电系统，本实用新型当检测到外部输入电源掉电后，会通知CPU保存数据，待数据保存完成后再进行关机，防止重要数据的丢失，还能够在CPU程序出错的情况下强制关机，防止因程序出错导致系统无法关闭。
技术方案：本实用新型的一种基于电池管理的智能供电系统，包括CPU、电池管理板和锂电池，所述电池管理板上设有充电单元、放电单元和控制单元；
所述充电单元动态检测锂电池的电量且自动为锂电池充电；
所述放电单元为CPU供电，且采用大电流MOS管作为开关控制放电的通断；
所述控制单元包括交流控制电路、阻容延时电路和放大电路，交流控制电路将CPU发出的方波信号转换为直流电平信号，阻容延时电路将控制信号进行延时输出，放大电路将控制信号进行反向控制MOS管的通断，进而可以达到不同电平间的匹配。
所述CPU与控制单元相互连通，CPU输出方波控制信号，控制单元根据接收到的控制信号控制放电单元。
其中，所述充电单元采用锂电池充电管理芯片，在外部输入电源上电后，判断锂电池电量，如果锂电池电量不足，那么开启充电功能，直至充电结束。
根据实际使用情况以及生产成本选择，所述控制单元采用微控制单元(MCU)或纯硬件制成。
为增加使用灵活性，所述锂电池和电池管理板既可以集成设置于设备内部，也可以设置成独立的外扩电源模块。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型可以在设备外部输入电源上电后，根据电池的电量，确定是否需要为锂电池充电；当设备外部输入电源断电后，使用锂电池为设备供电，并通知CPU外部输入电源已经切断，需要尽快保存重要信息，并完成关机，防止操作系统重要数据的丢失。
(2)本实用新型中，CPU完成关机后，电池管理板会自动切断电池的电源，设备安全掉电，达到节能省电以及电源的智能管理效果。
(3)本实用新型能够使操作系统正常关闭，减少操作系统出现异常的几率，保证了系统的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型中的设备上电流程示意图；
图3为本实用新型中的设备掉电流程示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本实用新型的一种基于电池管理的智能供电系统，包括CPU、电池管理板和锂电池，电池管理板上设有充电单元、放电单元和控制单元，充电单元实时动态检测锂电池的电量且自动为锂电池充电；放电单元为CPU供电，且采用大电流MOS管作为开关控制放电的通断；控制单元包括交流控制电路、阻容延时电路和放大电路，交流控制电路将CPU发出的方波信号转换为直流电平信号，阻容延时电路将控制信号进行一段时间的延时(例如20秒左右)输出，放大电路将控制信号进行反向控制MOS管的通断；CPU与控制单元相互连通，CPU输出方波控制信号，控制单元根据接收到的控制信号控制放电单元。
上述控制单元可以采用MCU或纯硬件完成，锂电池和电池管理板既可以集成设置于设备内部又可以设置成独立的外扩电源模块。
其中，充电单元可以采用TI公司的BQ2057W电池管理芯片，对锂电池进行充电管理，充电完成后的最高电压为8.4V(Dual-Cell)，BQ2057W的最大输入电压为DC 15V，最大充电电流为2A，采用8-SOIC或者8-TSSOP封装，安全而又稳定。
并且，充电单元可以动态补偿锂电池(锂电池组)的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当锂电池的温度超出设定范围时，BQ2057W会关闭对电池充电，内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。
上述放电单元可以采用IR公司的P沟道的MOS管IRF7424PBF和肖特基二极管B340A-13-F，IRF7424PBF的最大栅极控制电压为-30V，最大连续导通电流为11A，采用8-SOIC封装，最大功耗为2.5W。
本实施例中的锂电池采用锂聚合物电池，例如采用型号为ICR-18650的锂电池，标注电压为7.4V，充满后电压为8.4V，容量为2200mAh，最大连续放电电流为4A，并内置过流保护、超温保护功能。
本实用新型的具体工作原理如下：
如图2所示，当设备上电后，本实用新型的智能供电系统会立刻启动，同时充电单元会检测锂电池电量是否充足，如果锂电池的电量不满，则充电单元会通过外部输入电源开始为锂电池充电，直至充电完成，如果锂电池的电量充足，不进行处理。
并且，当本实用新型的智能供电系统启动后，CPU会输出方波控制信号，控制单元接收到方波信号后，控制放电单元，接通电池供电开关，锂电池作为备用供电系统使用。
如图3所示，当设备掉电后，锂电池立即为智能供电系统进行供电，然后控制单元通知CPU设备已掉电，如果此时系统已经出现异常，方波控制信号已经中断，那么控制单元将控制放电单元断开，锂电池供电切断；如果系统正常运行，那么CPU在收到控制单元发出的设备掉电信号后将对重要数据进行保存，保存完成后停止方波控制信号的输出，并开始关闭操作系统，控制单元在方波控制信号中断后延时一段时间(例如20s左右，且此时操作系统已完全关闭)，控制放电单元断开电池供电，安全关机。

Claims (4)

1.一种基于电池管理的智能供电系统，其特征在于：包括CPU、电池管理板和锂电池，所述电池管理板上设有充电单元、放电单元和控制单元；
所述充电单元动态检测锂电池的电量且自动为锂电池充电；
所述放电单元为CPU供电，且采用大电流MOS管作为开关控制放电的通断；
所述控制单元包括交流控制电路、阻容延时电路和放大电路，交流控制电路将CPU发出的方波信号转换为直流电平信号，阻容延时电路将控制信号进行延时输出，放大电路将控制信号进行反向控制MOS管的通断；
所述CPU与控制单元相互连通，CPU输出方波控制信号，控制单元根据接收到的控制信号控制放电单元。
2.根据权利要求1所述的基于电池管理的智能供电系统，其特征在于：所述控制单元采用微控制单元或纯硬件制成。
3.根据权利要求1所述的基于电池管理的智能供电系统，其特征在于：所述锂电池和电池管理板集成设置于设备内部。
4.根据权利要求1所述的基于电池管理的智能供电系统，其特征在于：所述锂电池和电源管理板设置成独立的外扩电源模块。
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