CN206878502U - 基于数字控制的蓄电池共用管理器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于数字控制的蓄电池共用管理器，具有箱体；箱体外部具有连接至嵌入式微控制器的SWD下载接口，采样接口，驱动接口，串联屏幕接口，RS232测试接口，上位机通信接口和CAN通信接口，箱体内通过紧固件安装有控制电路板、四路PWM驱动电路板及四路mosfet电路支路；每路mosfet电路支路均包括反向串联且内部反并联有二极管的mosfet，PWM驱动电路板通过四个驱动接口分别驱动各mosfet电路支路，mosfet漏极通过输出端子分别与四路蓄电池的负极连接，每两路mosfet电路支路的输出端相连形成一个接出端子，两个接出端子与开关电源负极连接。本实用新型运用单片机进行数字控制，mosfet的驱动方式采用PWM驱动，通过对PWM占空比的调节来实现脉冲充放电。
Description
技术领域
本实用新型涉及在通信基站扩容的背景下，通过控制各电池支路充放电状态来有效避免蓄电池并联所可能带来的环流及充放电不均衡等问题，属于电池管理领域，特别涉及一种基于数字控制的蓄电池共用管理器。
背景技术
随着人类社会步入信息时代，移动式通信方式正在不断普及，通信业务量出现快速增长，在整个通信系统中，基站作为信息传输的中介，其起到的作用是无可替代的，如果基站原有的供电系统供电不足，会影响通信的正常进行，如何保证基站的可靠工作决定了通信能否顺利实现。
在通信基站扩容的背景下，基站中原来的电池已不能满足最新备电时间的需求，而直接更换大容量电池又会造成资源的浪费，因此，直接在原有电池的两侧并联新的电池就成为一个更好的选择。但是，2组不同容量、不同类型、不同品牌、不同时期的电池组直接并联可能会造成支路间环流及充放电电流不均衡等问题，因此需要一种设备，可以调控各支路电池的充放电状态，使得各支路电流实现根据实际容量进行均衡充放电。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种在多路电池组并联情况下，可以控制各电池组均衡充放电过程的智能化基于数字控制的蓄电池共用管理器。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种基于数字控制的蓄电池共用管理器，具有箱体；所述箱体外部具有连接至嵌入式微控制器U1的SWD下载接口P3，采样接口P10，驱动接口P11、P12、P13和P14，串联屏幕接口P6，RS232测试接口P5，上位机通信接口P7和CAN通信接口P8，箱体内通过紧固件安装有控制电路板、四路PWM驱动电路板及四路mosfet电路支路；每路mosfet电路支路均包括反向串联且内部反并联有二极管的mosfet ，PWM驱动电路板通过驱动接口P11、P12、P13和P14分别驱动各mosfet电路支路，mosfet漏极通过输出端子分别与四路蓄电池的负极连接，每两条mosfet电路支路的输出端相连形成一个接出端子，两个接出端子与开关电源负极连接。
上述技术方案还包括故障旁路；所述故障旁路的两端分别连接在对应的mosfet电路支路的两端。
上述技术方案还具有对应各mosfet电路支路的采样跟随电路；所述采样跟随电路包括电压采集和电流采样；所述电压采集包括线性光耦U9、U12、U19和U22；所述电流采样包括霍尔传感器及高精度的运放射随电路。
上述技术方案还具有市电信号识别电路；所述市电信号识别电路与嵌入式微控制器U1相连。
上述技术方案还具有连接至嵌入式微控制器U1的闪存芯片和存储器。
上述技术方案还具有通过串联屏幕接口P6双向连接至嵌入式微控制器U1的液晶显示屏。
上述技术方案还具有直流电源模块；所述直流电源模块与电压采集电路相连，将电池电压转换成±15V、5V和3V。
上述技术方案还具有加密模块；所述加密模块连接至嵌入式微控制器U1。
采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：
（1）本实用新型运用单片机进行数字控制，mosfet的驱动方式采用PWM驱动，通过对PWM占空比的调节来实现脉冲充放电。
（2）本实用新型采用mosfet反向串联的方式，利用mosfet内部反并联二极管，保证无论是充电状态还是放电状态，始终都保持一个mosfet和一个二极管导通，以此达到充放电过程可控。
（3）本实用新型所需多种电压信号来维持系统正常运行，设备从蓄电池上采集电压，通过直流电源模块，将电池电压转换成各种系统所需的电压，例如±15V、5V、3.3V等。
（4）本实用新型采用霍尔传感器及线性光耦实现电压、电流信号的高精度采集，实现实时采集各电池组支路的电压、电流信息。
（5）本实用新型还具有市电信号识别电路；所述市电信号识别电路与嵌入式微控制器U1相连，实现了市电状态识别功能，可实时了解市电的通断状况，以此来判断系统处于何种工作状态下。
（6）本实用新型实现了故障旁路的功能，应对在蓄电池共用管理器某条支路出现故障的时候，可通过支路流过电流，不影响该支路的蓄电池给负载放电。
（7）本实用新型通过液晶屏显示系统目前的运行状态及相关参数，例如各电池组的电压、电流、电池接入状态、风扇状态等，同时可以进行系统参数设置，例如容量、保护电流等，液晶屏可触屏操作。
（8）本实用新型具有遥测、遥信、遥控、遥调功能，可以大容量存储告警信息，支持采集信息的历史数据查询、故障日志查询。
（9）本实用新型可以实现同时对4路蓄电池组进行充放电管理，通过脉冲充电均衡的分配电流，有效的避免了不同电池并联可能产生的环流现象，确保基站可靠工作、通信正常进行。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的mosfet板连接示意图；
图2为本实用新型的产品的端口接线示意图；
图3为本实用新型的产品的立体图；
图4为本实用新型的采样跟随板电路示意图；
图5为本实用新型的嵌入式微控制器的示意图；
图6为本实用新型的单路采样跟随电路示意图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1至图6，本实用新型具有箱体；所述箱体外部具有连接至芯片型号为STM32F103VET6的嵌入式微控制器U1的SWD下载接口P3，采样接口P10，驱动接口P11、P12、P13和P14，串联屏幕接口P6，RS232测试接口P5，上位机通信接口P7和CAN通信接口P8，箱体内通过紧固件安装有控制电路板、四路PWM驱动电路板及四路mosfet电路支路1；每路mosfet电路支路1均包括反向串联且内部反并联有二极管的mosfet ，PWM驱动电路板通过驱动接口P11、P12、P13和P14分别驱动各支路mosfet电路支路1，mosfet漏极通过输出端子分别与四路蓄电池的负极连接，每两条mosfet电路支路1的输出端相连形成一个接出端子，两个接出端子与开关电源负极连接。
还包括故障旁路2；所述故障旁路2的两端分别连接在对应的mosfet电路支路1的两端，故障旁路2采用旁路接触器作为故障旁路的开关。
还具有对应各mosfet电路支路1的采样跟随电路3；所述采样跟随电路3包括电压采集4和电流采样5；所述电压采集4包括线性光耦U9、U12、U19和U22；所述电流采样5包括霍尔传感器及高精度的运放射随电路。
还具有市电信号识别电路6；所述市电信号识别电路6与嵌入式微控制器U1相连。
还具有连接至嵌入式微控制器U1的型号为W25Q128FVSG的闪存芯片7和型号为AT24C16的存储器8。
还具有通过串联屏幕接口P6双向连接至嵌入式微控制器U1的液晶显示屏9。
还具有直流电源模块10；所述直流电源模块10与电压采集4相连，将电池电压转换成±15V、5V和3V。
还具有加密模块11；所述加密模块11连接至嵌入式微控制器U1。
本实用新型的工作原理为：设备4个接入端子分别与4路蓄电池的负极连接，设备2个接出端子与开关电源负极连接，4路电池组分别配有一个旁路用接触器，每路mosfet采用反向串联的方式，利用mosfet内部反并联二极管，保证无论是充电状态还是放电状态，始终都保持一个mosfet和一个二极管导通，达到充放电均可控的目的。
当设备各支路中的某一路出现故障时，电流由故障旁路继续流通。采用接触器作为故障旁路的开关，当系统正常进行充放电工作时，接触器处于断开状态；当mosfet或合路器内部其它器件出现故障时，嵌入式微控制器U1会发出一个信号来闭合接触器，使得合路器在故障状态下也不影响电池的充电与放电。
设备针对各电池组支路的电压采集，使用线性光耦使得模拟信号与数字信号之间的隔离性大大增强；对于各电池组支路的电流采样，选用霍尔传感器及高精度的运放射随电路，实现了高精度的信号采集。此外，通过市电信号的采集，可以判断目前市电的状态，从而决定了系统所工作的状态。
当设备检测到市电有电的时候，4组电池组同时充电，充电开始后即进入脉冲充电的状态，CPU通过实时估算电池组的实际容量，动态调整脉冲电流的脉宽，达到有效充电电流按照实际容量比例进行分配，其脉冲频率为10kHz。
当设备检测到市电停电的时候，4组电池组同时无间断的切换到放电状态，同样根据电池组实际容量的不同，实时调整脉冲电流的脉宽，脉冲频率为10kHz。
当设备出现告警时，系统会存储下告警信息，支持不少于1000条的大容量告警信息存储；且支持采集信息的历史数据查询及故障日志查询，可支持至少半年的数据查询。
为了防止人为误修改系统参数，以及可以正确的查询历史数据，系统需要在开机及每次修改设置参数时，均需要先输入密码。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于数字控制的蓄电池共用管理器，具有箱体；其特征在于：所述箱体外部具有连接至嵌入式微控制器U1的SWD下载接口P3，采样接口P10，驱动接口P11、P12、P13和P14，串联屏幕接口P6，RS232测试接口P5，上位机通信接口P7和CAN通信接口P8，箱体内通过紧固件安装有控制电路板、四路PWM驱动电路板及四路mosfet电路支路；每路mosfet电路支路均包括反向串联且内部反并联有二极管的mosfet ，PWM驱动电路板通过驱动接口P11、P12、P13和P14分别驱动各mosfet电路支路，mosfet漏极通过输出端子分别与四路蓄电池的负极连接，每两条mosfet电路支路的输出端相连形成一个接出端子，两个接出端子与开关电源负极连接。
2.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还包括故障旁路；所述故障旁路的两端分别连接在对应的mosfet电路支路的两端。
3.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有对应各mosfet电路支路的采样跟随电路；所述采样跟随电路包括电压采集和电流采样；所述电压采集包括线性光耦U9、U12、U19和U22；所述电流采样包括霍尔传感器及高精度的运放射随电路。
4.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有市电信号识别电路；所述市电信号识别电路与嵌入式微控制器U1相连。
5.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有连接至嵌入式微控制器U1的闪存芯片和存储器。
6.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有通过串联屏幕接口P6双向连接至嵌入式微控制器U1的液晶显示屏。
7.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有直流电源模块；所述直流电源模块与电压采集电路相连，将电池电压转换成±15V、5V和3V。
8.根据权利要求1所述的基于数字控制的蓄电池共用管理器，其特征在于：还具有加密模块；所述加密模块连接至嵌入式微控制器U1。
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| CN201720604588.0U CN206878502U (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 基于数字控制的蓄电池共用管理器 |
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| CN111884198A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-11-03 | 金国卫 | 一种节能型5g负载供电电源 |
| CN111884197A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-11-03 | 金国卫 | 一种智能直流配电系统 |
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