CN205029355U - 一种基于电压、电流和温度的电池管理装置 - Google Patents

Abstract

一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，包括电压转换器、电压采集器、电流采集器、温度采集器、电压比较器、数据传输器、输出控制器和存储器。供电电压经电压转换器，得到电压采集器、温度采集器、电压比较器、数据传输器和存储器所需的电压、电流和温度值，输出给存储器，一方面通过数据传输器把数据传输给外围的交互设备，另一方面给电压采集器发送指令，使单体电池达到均压，第三方面给输出控制器发指令，决定外围的继电器K1、K2、K3是否闭合，从而控制电池组的工作。本实用新型具有体积小、重量轻、测试精度高等优点，充分满足常用锂电池供电系统的管理。

Description

一种基于电压、电流和温度的电池管理装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，也叫做：一种基于LTC6803的电池管理系统，属于电力电子技术和新能源技术中的电池能力管理领域。

背景技术

随着新能源技术的发展，锂电池的应用越来越广泛，主要应用于小型电子设备(如智能手机、MP3、MP4、照相机等)，后备电源，新能源汽车，光伏、太阳能发电系统。

目前市场上常用的电池管理为锂电池保护板，其只能满足小电流输出情况，不能满足动力电池输出的需要，并且锂电池保护板只对整个电池组进行欠压、过压保护，不能对电池组中的每块单体电池其保护，且不能实现单体电池的自均衡和单体电池的温度检测。锂电池应用中需十分关注其每个单体电池的电压、温度和总体电流值，最好是每个单体电池一模一样，内阻相同，这样才能使电池组中每个单体电池的充放电相同，不会存在个体差异，增加电池的寿命。但单体电池生产中难免会有稍微差别，这就导致在电池组长期的充放电过程中产生越来越大的差别，使单体电池间的一致性很差，导致有的单体电池已经过充，而有的单体电池还未充满，如不进行管理电池的寿命会大大缩短，使使用成本增加。为满足大电流放电场合对电池组的管理和单体电池的均衡，电池管理系统应运而生，需要针对现有电池保护板的不足特设计一款电池管理系统来满足市场的需求。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，满足大电流放电，同时能检测锂电池组单体电池电压、温度、充放电电流，并能与外围设备进行数据交互和过压、欠压、过温、过流、短路保护，单体电池具有自均衡的电池管理系统，通过电池组的检测、保护和电压均衡增加电池的使用寿命。

本实用新型的技术解决方案是：一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，包括电压转换器(1)、电压采集器(2)、电流采集器(3)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)、输出控制器(7)、存储器(8)；

电压转换器(1)，接收外部9V～36V直流电源提供的9V～36V直流电压，将该9V～36V直流电压转换成直流3.3V电压，给电压采集器(2)、电流采集器(3)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)、输出控制器(7)和存储器(8)供电；电压转换器(1)将9V～36V直流电压转换成+5V直流电压和+2.5V直流电压，给电流采集器(3)供电；电压转换器(1)将9V～36V直流电压转换成+15V直流电压和-15V直流电压，给电流采集器(3)供电；

电压采集器(2)包括输入端、反馈输入端和输出端；

电压采集器(2)的输入实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，电压采集器(2)的输出连接存储器(8)的输入；存储器(8)的输出连接电压比较器(5)的输入，电压比较器(5)的输出连接电压采集器(2)的反馈输入端；

电流采集器(3)中的+5V为AD转换器供电，+15V和-15V给霍尔传感器和电流放大电路供电；+2.5V为电压基准作为电流放大电路的电压基准；

电流采集器(3)包括霍尔传感器、电流放大电路、AD转换器；电流采集器(3)的霍尔传感器串联接入外部电池组的充放电回路中，霍尔传感器实时采集外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输入接收该外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输出连接AD转换器的输入，AD转换器的输出连接存储器(8)的输入；

温度采集器(4)的输入采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，温度采集器(4)的输出连接存储器(8)的输入；

存储器(8)的输出连接数据传输器(6)的输入，数据传输器(6)的输出连接外部显示器；

同时，存储器(8)的输出连接输出控制器(7)的输入，输出控制器(7)的输出分别连接外部负载设备、外部充电机、外部风机。

电压采集器(2)实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，先进行隔离，再进行AD转换，得到多组单体电池的电压的数字信号，送至存储器(8)储存后送至电压比较器(5)，电压比较器(5)将存储器(8)送来的电压的数字信号与设定的电压阈值相比，若存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号超过设定的电压阈值，将单体电池的电压的数字信号与设定的电压阈值的电压差反馈给电压采集器(2)，确定超过设定的电压阈值的单体电池，由电压采集器(2)对超过设定的电压阈值的各单体电池进行放电处理，使超过设定的电压阈值的各单体电池的电压值降到设定的电压阈值以下；

若存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号小于等于设定的电压阈值，将存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号送回存储器(8)；

电流采集器(3)的霍尔传感器，实时采集到外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路将采集的该外部电池组的充放电电流信号放大后，再经AD转换电路把电流模拟转换为电流的数字信号，并传输给存储器(8)；

温度采集器(4)，实时采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，送至存储器(8)；

存储器(8)将实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至数据传输器(6)和输出控制器(7)；

数据传输器(6)将存储器(8)送来的实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至外部进行显示；

输出控制器(7)对实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号与阈值进行判断，确定外部电池组是否对外部负载设备放电或外部充电机是否对电池组充电，外部风机是否工作；

所述外部电池组包括4-12组单体电池。

所述电压比较器(5)中设定的电压阈值为4V。

所述电流放大电路将采集的该外部电池组的充放电电流信号放大的倍数为10倍。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

(1)本实用新型具有较宽的供电电压输入范围，电压范围DC9V～DC36V，其电压范围内，电池管理系统都能正常工作。

(2)本实用新型具有多级串联功能，根据锂电池组中单体电池的个数当大于12节时，可以用块电池管理系统进行级联，满足对整个锂电池组的检测和保护。

(3)本实用新型具有较强的兼容性，可以对4-12节单体电池进行管理，使应用方位更广。

(4)本实用新型测试覆盖性广，可同时测量电池的电压、电流、温度，对电池进行全方位的检测，时刻对电池进行保护，能延长电池的使用寿命。

(5)本实用新型具有体积小、重量轻、安装方便等优点。

(6)本实用新型电压比较器(5)中设定的电压阈值为4V，常用于飞行器，有效地保护电池的寿命。

附图说明

图1为本实用新型跟外部连接功能框图；

图2为本实用新型电路原理框图；

图3为本实用新型电压转换器原理图；

图4为本实用新型电压采集器原理图；

图5为本实用新型电流采集器原理图；

图6为本实用新型温度采集器原理图；

图7为本实用新型数据传输器原理图；

图8为本实用新型输出控制器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型基于LTC6803的电池管理系统起到对电池组进行管理的功能，供电电压保证电池管理系统的正常供电，通过采样器采集到电池组工作的电压值、电流值和温度值，根据电池组的工作状态控制继电器K1、继电器K2、继电器K3的断开和闭合，从而控制电池组对负载设备的供电，充电机对电池组的充电，电池组对风机的供电，并可以与外围交互设备进行数据交互，显示电池组的工作状态。

如图2所示，基于LTC6803的电池管理系统，包括电压转换器1、电压采集器2、电流采集器3、温度采集器4、电压比较器5、数据传输器6、输出控制器7、存储器8。供电电压经电压转换器1，得到电压采集器2、温度采集器4、电压比较器5、数据传输器6和存储器8所需的DC+3.3V，电流采集器3所需的DC+5V、DC+2.5V、DC+15V和DC-15V，电压采集器2、电流采集器3和温度采集器4分别从锂电池上采集相应电压、电流和温度值，输出给存储器，存储器8一方面通过数据传输器6把采集的数据传输给外围的交互设备，另一方面给电压采集器2发送指令，使电池组中的单体电池达到均压，第三方面给输出控制器7发指令，决定外围的继电器K1、K2、K3是否闭合，从而控制电池组的工作。

具体实施例如下：一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，包括电压转换器1、电压采集器2、电流采集器3、温度采集器4、电压比较器5、数据传输器6、输出控制器7、存储器8；

电压转换器1，接收外部9V～36V直流电源提供的9V～36V直流电压，将该9V～36V直流电压转换成直流3.3V电压(即外部直流电源提供9V～36V直流电压，将该9V～36V直流电压转换成直流3.3V电压)，给电压采集器(2)、电流采集器(3)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)、输出控制器(7)和存储器(8)供电；电压转换器1将9V～36V直流电压转换成+5V直流电压和+2.5V直流电压，给电流采集器3供电；电压转换器1将9V～36V直流电压转换成+15V直流电压和-15V直流电压，给电流采集器3供电；

电压采集器2包括输入端、反馈输入端和输出端；

电压采集器2的输入实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，电压采集器2的输出连接存储器8的输入；存储器8的输出连接电压比较器5的输入，电压比较器5的输出连接电压采集器2的反馈输入端；

电流采集器3中的+5V为AD转换器供电，+15V和-15V给霍尔传感器和电流放大电路供电；+2.5V为电压基准作为电流放大电路的电压基准；

电流采集器3包括霍尔传感器、电流放大电路、AD转换器；电流采集器3的霍尔传感器串联接入外部电池组的充放电回路中，霍尔传感器实时采集外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输入接收该外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输出连接AD转换器的输入，AD转换器的输出连接存储器8的输入；

温度采集器4的输入采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，温度采集器4的输出连接存储器8的输入；

存储器8的输出连接数据传输器6的输入，数据传输器6的输出连接外部显示器；

同时，存储器8的输出连接输出控制器7的输入，输出控制器7的输出分别连接外部负载设备、外部充电机、外部风机。

电压采集器2实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，先进行隔离，再进行AD转换，得到多组单体电池的电压的数字信号，送至存储器8储存后送至电压比较器5，电压比较器5将存储器8送来的电压的数字信号与设定的电压阈值相比，若存储器8送来的单体电池的电压的数字信号超过设定的电压阈值，将单体电池的电压的数字信号与设定的电压阈值的电压差反馈给电压采集器2，确定超过设定的电压阈值的单体电池，由电压采集器2对超过设定的电压阈值的各单体电池进行放电处理，使超过设定的电压阈值的各单体电池的电压值降到设定的电压阈值以下；

若存储器8送来的单体电池的电压的数字信号小于等于设定的电压阈值，将存储器8送来的单体电池的电压的数字信号送回存储器8；

电流采集器3的霍尔传感器，实时采集到外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路将采集的该外部电池组的充放电电流信号放大后，再经AD转换电路把电流模拟转换为电流的数字信号，并传输给存储器8；

温度采集器4，实时采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，送至存储器8；

存储器8将实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至数据传输器6和输出控制器7；

数据传输器6将存储器8送来的实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至外部进行显示；

输出控制器7对实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号进行判断，若多组单体电池的电压的数字信号在2.0～4.2V之间，电流的数字信号在-100A～100A，温度的数字信号在-35摄氏度到65度，且每组单体电池的电压相差50mV以内，每组单体电池的温度相差2摄氏度以内，输出控制器7控制外部电池组对外部负载设备放电或输出控制器7控制外部充电机对电池组充电；

若多组单体电池的电压的数字信号不满足多组单体电池的电压的数字信号在2.0～4.2V之间，电流的数字信号在-100A～100A，温度的数字信号在-35摄氏度到65度，且每组单体电池的电压相差50mV以内，每组单体电池的温度相差2摄氏度以内这几个条件之一，输出控制器7控制外部负载设备、外部充电机、外部风机不工作。

电压转换器1如图3所示，包括降压电路Ⅰ9、降压电路Ⅱ10、降压电路Ⅲ11、基准电路12。

降压电路Ⅰ9包括电容C1、电容C2、电容C7和电容C8和DC/DC电源模块G1；C1的正极一端、C2的一端、DC/DC电源模块的正电压输入端+VIN连接VIN+(直流电源9V～36V的正极)，C1的负极一端、C2的另一端、DC/DC电源模块的负电压输入端-VIN连接VIN-，DC/DC电源模块的正电压输出端+Vout、电容C7的正极一端、电容C8的一端输出+5V电压，DC/DC电源模块的负电压输出端-Vout、电容C7的负极一端、电容C8的另一端接地；

降压电路Ⅱ9中，供电电压VIN经DC/DC电源模块G1得到DC+5V，其中电容C1、C2、C7、C8为滤波电容；

降压电路Ⅱ10包括电容C3、电容C4、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12和DC/DC电源模块G2；C3的正极一端、C4的一端、DC/DC电源模块G2的正电压输入端+VIN连接VIN+(直流电源9V～36V的正极)，C3的负极一端、C4的另一端、DC/DC电源模块G2的负电压输入端-VIN连接VIN-，DC/DC电源模块G2的正电压输出端+Vout、电容C9的正极一端、电容C10的一端输出+15V电压，DC/DC电源模块G2的负电压输出端-Vout、电容C11的负极一端、电容C12的一端输出-15V电压；电容C9的负极一端、电容C10的另一端、电容C11的正极一端、电容C12的另一端、DC/DC电源模块G2的(公共端，相当于地)COM端接地。

降压电路Ⅱ10中，供电电压VIN经DC/DC电源模块G2得到DC+15V、DC-15V，其中电容C3、C4、C9、C10、C11、C12为滤波电容；

降压电路Ⅲ11包括电容C15、电容C16、电容C17、电容C18和降压芯片N5，降压芯片N5的2、3、5、6、10、11脚连接+5V，N5的1、12、13、24脚接地；电容C15的正极一端、电容C16的一端和降压芯片N5的21、22、23脚输出+3.3V；电容C17的正极一端、电容C18的一端和降压芯片N5的14、15、16脚输出+1.8V；电容C15的负极一端、电容C16的另一端、电容C17的负极一端和电容C18的另一端接地，降压芯片N5采用型号为TPS70351PWP的芯片。

降压电路Ⅲ11中，DC+5V经降压芯片N5(TPS70351PWP)得到DC+3.3V和DC+1.8V，其中电容C15、C16、C17、C18为滤波电容；

基准电路12包括电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电阻R15和稳压器N6，电容C19的正极一端、C20的一端和电阻R15的一端接+5V；电阻R15的另一端、稳压器N6的负极和控制端、电容C21的正极一端和电容C22的一端输出+2.5V；电容C19的负极一端、电容C20的另一端、稳压器N6的正极端、电容C21的负极一端和电容C22的另一端接地。

基准电路12中，DC+5V经R15和N6(采用型号为TL431的稳压器件)后得到DC+2.5V，其中R15为分压电阻保证N6的输出为DC+2.5V，C19、C20、C21、C22为滤波电容。

电压采集器2，如图4所示，包括电压采集电路13，隔离传输电路14、均压电路15。

例如，外部电池组包括8组单体电池，分别是CELL1、CELL2、CELL3、CELL4、CELL5、CELL6、CELL7、CELL8；

电压采集电路13包括电阻54、电阻55、电阻56、电阻59、电阻62、电阻65、电阻68、电阻71、电阻74、电阻77、电阻80、电阻R93、电阻R94、电阻R95、电阻R96、电阻R97、电阻R98、电阻R99、电阻R111、电容C45、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、电容C50、电容C51、电容C52、电容C53、电容C58、电容C59、电感L1和芯片N11(采用型号为LTC6803的电池管理芯片)。CELL8(第8节电池+)与电感L1的一端连接，电感L的另一端与电阻R54的一端连接，电阻R54的另一端、电容C45的一端与芯片N11的4脚连接；8组单体电池串联的地BGND(第1节电池-)与电阻R55的一端连接，电阻R55的另一端、电容C45的另一端与芯片N11的30脚连接；BGND与电阻R56的一端连接，电阻R56的另一端和电容C46的一端与芯片N11的29脚连接；CELL1与电阻R59的一端连接，电阻R59的另一端、电容C46的另一端和电容C47的一端与芯片N11的27脚连接；CELL2与电阻R62的一端连接，电阻R62的另一端、电容C47的另一端和电容C48的一端与芯片N11的25脚连接；CELL3与电阻R65的一端连接，电阻R65的另一端、电容C48的另一端和电容C49的一端与芯片N11的23脚连接；CELL4与电阻R68的一端连接，电阻R68的另一端、电容C49的另一端和电容C50的一端与芯片N11的21脚连接；CELL5与电阻R71的一端连接，电阻R71的另一端、电容C50的另一端和电容C51的一端与芯片N11的19脚连接；CELL6与电阻R74的一端连接，电阻R74的另一端、电容C51的另一端和电容C52的一端与芯片N11的17脚连接；CELL7与电阻R77的一端连接，电阻R77的另一端、电容C52的另一端和电容C53的一端与芯片N11的15脚连接；CELL8与电阻R80的一端连接，电阻R80的另一端和电容C53的另一端与芯片N11的13脚连接；电阻R93一端与芯片N11的37脚连接，电阻R94一端与芯片N11的38脚连接，电阻R95一端与芯片N11的39脚连接，电阻R96一端与芯片N11的41脚连接，电阻R97一端与芯片N11的42脚连接，电阻R98一端与芯片N11的43脚连接，电阻R99一端与芯片N11的44脚连接，电阻R93的另一端、电阻R96的另一端、电阻R97的另一端、电阻R98的另一端、电阻R99的另一端、电容C59的一端与芯片N11的35脚连接；电阻R94的另一端、电阻R95的另一端、电容C58的一端、电容C59的另一端与芯片N11的30、32、33脚连接；电容C58的另一端与芯片N11的34脚连接；R111的一端与芯片N11的5、11脚连接，R111的另一端与芯片N11的13脚连接。

隔离传输电路14包括电阻R100、电容C60、电容C61、二极管V3和芯片N12(采用型号为ADuM1411的数字光耦芯片)。电阻R100的一端、电容C60的一端和芯片N12的1脚连接+3.3V；电阻R100的另一端与二极管V3的正极连接；二极管V3的负极与芯片N12的6脚连接；电容C61的一端与芯片N12的16脚连接，电容C61的另一端与芯片N12的9、15脚连接；电容C60的另一端和芯片N12的8脚接地。

均压电路15包括电阻R57、电阻R58、电阻R60、电阻R61、电阻R63、电阻R64、电阻R66、电阻R67、电阻R69、电阻R70、电阻R72、电阻R73、电阻R75、电阻R76、电阻R78、电阻R79、电阻RX1、电阻RX2、电阻RX3、电阻RX4、电阻RX5、电阻RX6、电阻RX7、电阻RX8、电阻RX9、电阻RX10、电阻RX11、电阻RX12、开关管Q6、开关管Q7、开关管Q8、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11、开关管Q12和开关管Q13。

电阻R57的一端与驱动信号G1连接，电阻R57的另一端、电阻R58的一端与开关管Q6的栅极连接，电阻RX1的一端、电阻RX2的一端与开关管Q6的源极连接，电阻RX1的另一端、电阻RX2的另一端与BGND连接，电阻R58的另一端、开关管Q6的漏极、电阻RX3的一端、电阻RX4的一端与CELL1连接；

电阻R60的一端与驱动信号G2连接，电阻R60的另一端、电阻R61的一端与开关管Q7的栅极连接，电阻RX3的另一端、电阻RX4的另一端与开关管Q7的源极连接，电阻R61的另一端、开关管Q7的漏极、电阻RX5的一端、电阻RX6的一端与CELL2连接；

电阻R63的一端与驱动信号G3连接，电阻R63的另一端、电阻R64的一端与开关管Q8的栅极连接，电阻RX5的另一端、电阻RX6的另一端与开关管Q8的源极连接，电阻R64的另一端、开关管Q8的漏极、电阻RX7的一端、电阻RX8的一端与CELL3连接；

电阻R66的一端与驱动信号G4连接，电阻R66的另一端、电阻R67的一端与开关管Q9的栅极连接，电阻RX7的另一端、电阻RX8的另一端与开关管Q9的源极连接，电阻R67的另一端、开关管Q9的漏极、电阻RX9的一端、电阻RX10的一端与CELL4连接；

电阻R69的一端与驱动信号G5连接，电阻R69的另一端、电阻R70的一端与开关管Q10的栅极连接，电阻RX9的另一端、电阻RX10的另一端与开关管Q10的源极连接，电阻R70的另一端、开关管Q10的漏极、电阻RX11的一端、电阻RX12的一端与CELL5连接；

电阻R72的一端与驱动信号G6连接，电阻R72的另一端、电阻R73的一端与开关管Q11的栅极连接，电阻RX11的另一端、电阻RX12的另一端与开关管Q11的源极连接，电阻R73的另一端、开关管Q11的漏极、电阻RX13的一端、电阻RX14的一端与CELL6连接；

电阻R75的一端与驱动信号G7连接，电阻R75的另一端、电阻R76的一端与开关管Q12的栅极连接，电阻RX13的另一端、电阻RX14的另一端与开关管Q12的源极连接，电阻R76的另一端、开关管Q12的漏极、电阻RX15的一端、电阻RX16的一端与CELL7连接；

电阻R78的一端与驱动信号G8连接，电阻R78的另一端、电阻R79的一端与开关管Q13的栅极连接，电阻RX15的另一端、电阻RX16的另一端与开关管Q13的源极连接，电阻R79的另一端和开关管Q12的漏极与CELL7连接。

电压采集器2中，8块单体电池CELL1-CELL8的电压经电压采集电路13中的RC滤波电路(R59与C46、R62与C47、R65与C48、R68与C49、R71与C50、R74与C51、R77与C52、R80与C53)后得到电压信号C0-C8，C0-C8经隔离传输电路14，8路信号转换为4路信号CSBI-1、SDO-1、SDI-1、SCLKI-1，转换后的4路信号经隔离传输电路14，得到隔离后的电压信号CS1、SCLK、MOSI、MISO，然后把CS1、SCLK、MOSI、MISO存放在存储器8中，然后经电压比较器5，并通过N12(AduM1411)和N11(LTC6803)后得到驱动信号G1-G8(驱动信号G1、驱动信号G2、驱动信号G3、驱动信号G4、驱动信号G5、驱动信号G6、驱动信号G7、驱动信号G8)，根据单体电池的电压状况，开通相应的开关管Q6-Q13，通过泄放电阻RX1-RX16调整单体电压值，使其相互均衡。其它电阻为限流电阻，电容全部为滤波电容。

电流采集器3如图5所示，包括霍尔传感器、电流放大电路16、AD转换电路17。

电流放电电路16包括电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26和双运算放大器N7(包括两个运算放大器)。电阻R33的一端、电容C23的一端和电阻R34的一端连接电流输入端；电阻R34的另一端与第一个运算放大器N7的3脚(同相输入端)连接；电阻R35的一端和电阻R36的一端与第一个运算放大器N7的2脚(反相输入端)连接；电阻R36的另一端和电阻R37的一端与运算放大器N7的1脚(输出端)连接；电阻R37的另一端和电容C26的一端与第二个运算放大器N7的5脚(同相输入端)连接；第二个运算放大器N7的6脚(反相输入端)与7脚(输出端)连接输出端；电容C24的一端和双运算放大器N7的8脚(电源正端)连接+15V；电容C25的一端和双运算放大器N7的4脚(电源负端)连接-15V；电阻R33的另一端、电容C23的另一端、电阻R35的另一端、电容C24的另一端、电容C25的另一端、电容C26的另一端接地。

AD转换电路17包括电容C27、电容C62、电阻R38、二极管V2和AD芯片N8；电容C27的一端和AD芯片N8的8脚连接+5V；电阻R38的一端连接+3.3V；电阻R38的另一端与二极管V2的正极一端连接；二极管V2的负极一端与AD芯片N8(采用型号为AD7893AR-10的AD转换芯片)的5较连接；电容C62的一端和AD芯片N8的1脚连接+2.5V；电容C27的另一端、C62的另一端和AD芯片N8的3、6脚接地。

电流采集器3中，霍尔传感器串联接入电池组的充放电回路中，采集到电流信号CURRENT，电流信号CURRENT经R33、R34、R35、R36、R37和运算放大器N7后得到A/D-IN信号，其中R33、R34、R35、R36比例放大电阻，R37为限流电阻，C23、C24、C25、C26为滤波电容。A/D-IN信号经AD芯片N8、V2和R38得到所需的数据信号SDATA，其中C27、C62为滤波电容，R38为上拉电阻，V2为反向二极管。

温度采集器4如图6所示，包括电阻R40、温度传感器RT1和电容C44。电阻40的一端、电容C44的一端和温度传感器RT1的一端(供电正端)连接+3.3V；电阻R40的另一端连接温度传感器RT1的第二端(数据采集端)；温度传感器RT1的第三端(供电负端)和电容C44的另一端接地。

温度采集器4中，电池温度经温度传感器RT1得到，其中R40为上拉电阻，C44为滤波电容。

数据传输器6如图7所示，包括电容C28、电阻R39、CAN芯片N9(型号为SN65HVD230D)。电容C28的一端和CAN芯片N9的3脚连接+3.3V，C28的另一端接地；电阻R39的一端与CAN芯片N9的6脚连接；电阻R39的另一端与CAN芯片N9的7脚连接。CAN数据信号通过N9和R39与外围显示电路交互，其中R39为匹配电阻，C28为滤波电容。

输出控制模块7如图8所示，包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、电阻R17、电阻R18、电阻R19、三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3。继电器K1输入端的一端、继电器K2输入端的一端和继电器K3输入端的一端与电池+连接；继电器K1输入端的另一端、继电器K2输入端的另一端和继电器K3输入端的另一端与电池-连接；继电器K1输出端的一端与负载+连接，继电器K1输出端的另一端与负载-连接；继电器K2输出端的一端与充电机+连接，继电器K2输出端的另一端与充电机-连接；继电器K3输出端的一端与风机+连接，继电器K3输出端的另一端与风机-连接。继电器K1控制端的正极端、继电器K2控制端的正极端和继电器K1控制端的正极端连接+5V；继电器K1控制端的负极端与三极管Q1的集电极连接；继电器K2控制端的负极端与三极管Q2的集电极连接；继电器K3控制端的负极端与三极管Q3的集电极连接；电阻R17的一端与控制信号YK1连接，电阻R17的另一端与三极管Q1的基极连接；电阻R18的一端与控制信号YK2连接，电阻R18的另一端与三极管Q2的基极连接；电阻R19的一端与控制信号YK3连接，电阻R19的另一端与三极管Q3的基极连接。

控制信号通过R17、R18、R19、Q1、Q2、Q3控制继电器K1、K2、K3的导通和关断，从而控制电池对负载放电，启动风机散热，外围充电设备对电池充电。其中R17、R18、R19为限流电阻，Q1、Q2、Q3为功率放大三极管。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (5)

1.一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，其特征在于：包括电压转换器(1)、电压采集器(2)、电流采集器(3)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)、输出控制器(7)、存储器(8)；

电压转换器(1)，将外部直流电源提供的直流电压，转换后给电压采集器(2)、电流采集器(3)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)、输出控制器(7)和存储器(8)供电；

电压采集器(2)包括输入端、反馈输入端和输出端；

电压采集器(2)的输入实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，电压采集器(2)的输出连接存储器(8)的输入；存储器(8)的输出连接电压比较器(5)的输入，电压比较器(5)的输出连接电压采集器(2)的反馈输入端；

电流采集器(3)包括霍尔传感器、电流放大电路、AD转换器；电流采集器(3)的霍尔传感器串联接入外部电池组的充放电回路中，霍尔传感器实时采集外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输入接收该外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路的输出连接AD转换器的输入，AD转换器的输出连接存储器(8)的输入；

温度采集器(4)的输入采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，温度采集器(4)的输出连接存储器(8)的输入；

存储器(8)的输出连接数据传输器(6)的输入，数据传输器(6)的输出连接外部显示器；

同时，存储器(8)的输出连接输出控制器(7)的输入，输出控制器(7)的输出分别连接外部负载设备、外部充电机、外部风机；

电压采集器(2)实时采集外部电池组的多组单体电池的电压值，先进行隔离，再进行AD转换，得到多组单体电池的电压的数字信号，送至存储器(8)储存后送至电压比较器(5)，电压比较器(5)将存储器(8)送来的电压的数字信号与设定的电压阈值相比，若存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号超过设定的电压阈值，将单体电池的电压的数字信号与设定的电压阈值的电压差反馈给电压采集器(2)，确定超过设定的电压阈值的单体电池，由电压采集器(2)对超过设定的电压阈值的各单体电池进行放电处理，使超过设定的电压阈值的各单体电池的电压值降到设定的电压阈值以下；

若存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号小于等于设定的电压阈值，将存储器(8)送来的单体电池的电压的数字信号送回存储器(8)；

电流采集器(3)的霍尔传感器，实时采集到外部电池组的充放电电流信号，电流放大电路将采集的该外部电池组的充放电电流信号放大后，再经AD转换电路把电流模拟转换为电流的数字信号，并传输给存储器(8)；

温度采集器(4)，实时采集外部电池组的多组单体电池的实时温度的数字信号，送至存储器(8)；

存储器(8)将实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至数据传输器(6)和输出控制器(7)；

数据传输器(6)将存储器(8)送来的实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号，送至外部进行显示；

输出控制器(7)对实时采集外部电池组的多组单体电池的电压的数字信号、电流的数字信号和温度的数字信号与阈值进行判断，确定外部电池组是否对外部负载设备放电或外部充电机是否对电池组充电，外部风机是否工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，其特征在于：所述外部电池组包括4-12组单体电池。

3.根据权利要求1所述的一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，其特征在于：所述电压比较器(5)中设定的电压阈值为4V。

4.根据权利要求1所述的一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，其特征在于：所述电流放大电路将采集的该外部电池组的充放电电流信号放大的倍数为10倍。

5.根据权利要求1所述的一种基于电压、电流和温度的电池管理装置，其特征在于：所述外部直流电源提供9V～36V直流电压，将该9V～36V直流电压转换成直流3.3V电压，给电压采集器(2)、温度采集器(4)、电压比较器(5)、数据传输器(6)和存储器(8)供电；电压转换器(1)将9V～36V直流电压转换成+5V直流电压和+2.5V直流电压，给电流采集器(3)供电；电压转换器(1)将9V～36V直流电压转换成+15V直流电压和-15V直流电压，给电流采集器(3)供电。