CN205265284U - 电池充放电管理装置及用该装置制成的计量仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充放电管理装置，包括电源模块，控制器、充放电控制电路、输出模块和充电管理模块，输出模块包括电池负载、电压采样电路和电流采样电路；充电管理管理采用专用的充电管理芯片，控制器通过充电管理模块连接电池，控制器通过采样的电池输出电压和输出电流信号估算电池的SOC值，并控制充电管理模块对电池进行充电管理；本实用新型还公开了应用所述电池充放电管理装置制成的计量仪表。本实用新型利用电池的放电电流和放电电压，采用控制器和专用的电池充电管理芯片完成电池的充放电管理，电池的充放电管理更加合理科学，提高了系统可靠性，能够同时兼容锂电池和蓄电池的电池充放电管理，较低了企业成本。

Description

电池充放电管理装置及用该装置制成的计量仪表

技术领域

本实用新型具体涉及一种电池充放电管理装置及用该装置制成的计量仪表。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，各类生活电气设备和工业电气设备的断电运行、断电数据保存等功能已经成为了基本要求。因此，电池已经逐步成为了生活电气设备和工业电气设备必不可少的后备电源之一，而且为了环保要求和降低成本，作为后备电源的电池一般选择为铅酸蓄电池或者锂电池。此外，随着后备电源电池的广泛普及，电池充放电管理装置也已经广泛和电池一起配套使用，保证后备电源电池的性能和工作稳定。

然而，目前现有的电池充放电管理装置，一般采用电量测量模块和MCU模块来实现，电量测量模块将采集到的电压电流以及电量传送给MCU，通过MCU处理后来估算电池的SOC（StateofCharge，充电状态）值，从而实现对电池充放电过程的管理；但是该方案通过MCU的软件对电池进行控制，软件程序复杂，控制速度较低，可靠性较差。同时，由于蓄电池和锂电池的性能不完全相同，因此现有的电池充放电管理装置一般仅针对单一类型的电池，导致生产厂家需要单独研发和生产多类别的充放电管理装置，厂家的生产和研发成本居高不下。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种能够根据电池电量状态实现电池能量和充放电高效管理、可靠性高、并同时兼容锂电池和蓄电池的电池充放电管理装置。

本实用新型的目的之二在于提供一种应用所述电池充放电管理装置制成的计量仪表，所述计量仪表应用所述电池充放电管理装置对后备电源电池进行管理，保证后备电源电池的性能和效率。

本实用新型提供的这种电池充放电管理装置，包括电源模块，控制器、充放电控制电路和输出模块，输出模块包括电池负载、电压采样电路和电流采样电路，其特征在于还包括充电管理模块；控制器通过采样的电池输出电压和输出电流信号估算电池的SOC值，充电管理模块与控制器连接并接收控制器对电池的充电控制信号，同时充电管理模块与电池连接并对电池的充电过程进行控制。

所述的电池充放电管理装置还包括显示模块，显示模块与控制器连接，用于对电池充放电管理装置的参数进行显示，并适时报警。

所述的电池充放电管理装置还包括指示灯，指示灯与电池连接，用于显示电池的充放电状态。

所述的充电管理模块主要由型号为LTC4020芯片构成。

所述的充放电控制电路主要由继电器构成。

所述的电流采样电路中的传感器采用霍尔电流传感器。

所述的电源模块包括变压器、开关电源芯片和线性低压差稳压器。

所述的估算电池的SOC值，为采用安时法和卡尔曼滤波法对电池的SOC值进行估算。

本实用新型还公开了一种计量仪表，其采用所述的电池充放电管理装置对计量仪表内的电池进行充放电管理。

本实用新型公开的这种电池充放电管理装置，利用电池的放电电流和放电电压估算电池的SOC值，并根据电池的SOC值采用控制器和专用的电池充电管理芯片完成电池的充放电管理，电池的充放电管理更加合理科学，采用专用芯片进行充放电管理，极大的提高了系统的可靠性，同时由于充放电芯片的通用性和电路的通用性，本实用新型能够同时兼容锂电池和蓄电池的电池充放电管理，因此有效较低了生产企业的生产和研发成本。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的电源模块的一种实施例的电路原理图。

图3为本实用新型的控制器的一种实施例的电路原理图。

图4为本实用新型的充放电控制电路和输出模块的一种实施例的电路原理图。

图5为本实用新型的充电管理模块的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种电池充放电管理装置，包括电源模块，控制器、充放电控制电路和输出模块，输出模块包括电池负载、电压采样电路、电流采样电路和充电管理模块；充电管理管理采用专用的充电管理芯片构成，控制器通过充电管理模块连接电池，控制器通过采样的电池输出电压和输出电流信号估算电池的SOC值，并控制充电管理模块对电池进行充电管理。显示模块与控制器连接，用于对电池充放电管理装置的参数进行显示，并适时报警。指示灯与电池连接，用于显示电池的充放电状态。电源模块给充电管理模块、控制器和充放电控制电路供电。

如图2所示为实用新型的电源模块的一种实施例的电路原理图：外部220V电源通过保护电路（图中标示RV1和RT1）后连接变压器的原边，变压器的副边分为两组输出，第一组为150mA，为控制器和充电管理模块供电，第二组为20mA，为充放电控制电路供电：第一组副边再次通过全桥整流、滤波后连接电源芯片（图中标示U401），电源芯片输出电源（图中标示DVCC）为控制器和充电管理模块供电；第二组副边通过单向二极管（图中标示D401）后，在通过滤波电路（图中标示EC403和C403）后得到输出电源（图中标示HV），再连接第二电源芯片（图中标示U400）后得到继电器电源CVCC。

如图3所示为本实用新型的控制器的一种实施例的电路原理图：控制器的电源DVCC连接到控制器的电源引脚（图中标示VDD，14号引脚）；控制器的46号引脚通过一个限流电阻（图中标示R107）、LED指示灯（图中标示LED101）与地连接，该LED指示灯用于指示控制器的运行状态；控制器的64号引脚为电池电压的采样引脚，电池的输出端电压（图中标示BAT_V）通过采样电阻（图中标示R101和R104）接地，控制器通过采样电阻R104上的电压检测电池的端电压。

如图4所示为本实用新型的充放电控制电路和输出模块的一种实施例的电路原理图：图中电池（图中标示BT）即为需要进行管理的电池。电池的正极（图中标示BAT_V）直接连接采样电路后输入控制器；同时电池的正极通过电阻和LED指示灯（图中标示LED3010）连接到电池的负极，指示灯用于指示电池的充放电状态；此外，电池的正极还通过滤波电路（图中标示C301和C302）后连接负载，该负载为计量仪表内的电驱动的部件，如计量仪表为燃气表时，该负载即为电磁阀，此时该电路即为电池驱动电磁阀的电路。在电池的负极线路上串联有一个继电器（图中标示RY301）的开关，继电器的线圈连接在地和继电器驱动电源（图中标示INTVCC）上，继电器驱动电源由充电管理模块提供；继电器用于在外部有市电供应，即外部电源供电时，断开电池对负载的驱动，而在外部无市电供应时保证电池对负载的驱动。

如图5所示为本实用新型的充电管理模块的一种实施例的电路原理图：电路图中，核心芯片即为LTC4020（图中标示U201）；芯片的34脚通过滤波电容（图中标示C203）与芯片的35脚连接，同时该34脚也是充放电控制电路和输出模块的继电器线圈的控制引脚；芯片的34引脚同时该通过两个LED发光管（图中标示LED201和LED202）连接到芯片的12号脚和13号脚；芯片的20号引脚同时连接电池的正极。芯片的17号引脚通过电阻连接到电池的负极；芯片的1脚、2脚、6脚、18脚、19脚、22脚、23脚、24脚、26脚、27脚和31脚均与控制器直接连接。

Claims (8)

1.一种电池充放电管理装置，包括电源模块，控制器、充放电控制电路和输出模块，输出模块包括电池负载、电压采样电路和电流采样电路，其特征在于还包括充电管理模块；控制器通过采样的电池输出电压和输出电流信号估算电池的SOC值，充电管理模块与控制器连接并接收控制器对电池的充电控制信号，同时充电管理模块与电池连接并对电池的充电过程进行控制。

2.根据权利要求1所述的电池充放电管理装置，其特征在于还包括显示模块，显示模块与控制器连接，用于对电池充放电管理装置的参数进行显示，并适时报警。

3.根据权利要求1所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述的电池充放电管理装置还包括指示灯，指示灯与电池连接，用于显示电池的充放电状态。

4.根据权利要求1~3之一所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述的充电管理模块主要由型号为LTC4020芯片构成。

5.根据权利要求1~3之一所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述的充放电控制电路主要由继电器构成。

6.根据权利要求1~3之一所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述的电流采样电路中的传感器采用霍尔电流传感器。

7.根据权利要求1~3之一所述的电池充放电管理装置，其特征在于所述的电源模块包括变压器、开关电源芯片和线性低压差稳压器。

8.一种计量仪表，其特征在于采用权利要求1~7之一所述的电池充放电管理装置对计量仪表内的电池进行充放电管理。