CN207426747U - 一种多功能锂电池充放电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能锂电池充放电管理系统,包括充电模块、检测模块、控制模块、网络传输模块，充电模块后接检测模块，对充放电锂电池的电流值和电压值进行检测，检测模块后接控制模块，控制模块将数据处理，然后传送给网络传输模块，通过网络把锂电池的状态传输给用户，所述检测模块包括MOS开关管，电流检测电路和电压检测电路。本实用新型提供的锂电池充放电管理系统，根据放电数据实现锂电池健康状况的判定，减少因电池问题引起的电路故障；还通过网络实时监控放电过程；电池膨胀装置提醒用户更换膨胀变形的电池，以免发生安全事故。

Description

一种多功能锂电池充放电管理系统

技术领域

本实用新型属于锂电池充放电管理系统领域，尤其是设计一种多功能锂电池充放电管理系统。

背景技术

随着各种便携式设备的使用，电池已经普遍存在于各种电器设备中。锂电池由于具有体积小，容量大和可重复充电使用等特点，目前已经被广泛采用。锂电池的过充或过放都会降低锂电池的使用寿命，甚至引起电池膨胀或炸裂，所以必须对锂电池的充放电进行管理。根据锂电池容量大小，锂电池的充电时间一般为3-4个小时，充电时间较长。随着锂电池的使用，其容量会有一定的下降，电池可能会发生膨胀。

目前的锂电池充放电管理系统大多只是简单地针对锂电池的充放电保护阈值进行保护，而不会根据电池放电情况判定电池的健康状况。用户也不能通过以太网对放电过程进行远程实时监控和查看电池状况。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种多功能锂电池充放电管理系统，通过多个功能模块，实现对锂电池健康状况的判定和网络实时监控、查看电池状况。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种多功能锂电池充放电管理系统，包括充电模块、检测模块、控制模块、网络传输模块；所述检测模块包括MOS开关管，电流检测电路和电压检测电路；

充电模块：用于给锂电池充电；

MOS开关管：用于控制锂电池的放电；

电流检测电路：与MOS开关管相连接，用于检测充电模块放电的电流值；

电压检测电路：与充电模块相连接，用于检测充电模块放电的电压值；

控制模块：用于接收电流检测电路和电压检测电路检测的电流值和电压值，并计算锂电池的电池容量，并与设定值进行比较；

网络传输模块：用于将锂电池的电池容量实时传输给用户。

作为上述技术方案的改进，充电模块包括：

供电电源，通过直流电源适配器把电压转变为直流电压，所述的直流电压供给状态监测电路和充电管理芯片的电压输入端；

状态监测电路，用于监测锂电池的充电状态和配置锂电池的充电电流；

保护电路，用于锂电池充电超时的锂电池保护；

充电管理芯片，用于锂电池的充电过程中的恒流、恒压、涓流充电模式切换；

充电装置，用于锂电池的充电，受充电管理芯片的控制，所述充电装置的输出端通过稳压器输出稳定的电压，还与检测模块的输入端连接。

作为上述技术方案的进一步改进，状态监测电路状态监测电路有用以监测锂电池的充电状态的充电状态显示LED。

作为上述技术方案的进一步改进，保护电路包括一充电超时电容，充电超时时候的电压加压到所述电容上。

作为上述技术方案的进一步改进，MOS开关管受MOS管驱动电路的控制，控制模块的单片机连接MOS管驱动电路，经过单片机内部比较后发出指令，所述单片机和MOS管驱动电路连接后共同控制MOS开关管的开通或关闭，决定锂电池是否继续放电，当MOS 开关管开通时，锂电池继续放电。

作为上述技术方案的进一步改进，MOS开关管是PMOS管，其1、2、3脚为源极，连接电阻R9，其4脚为栅极，连接电阻R10，其5、6、7、8脚为漏极，连接电流检测电路。

作为上述技术方案的进一步改进，充电装置与电池膨胀提醒装置连接，以便在电池发生膨胀变形时发出警报声提醒用户。

作为上述技术方案的进一步改进，控制模块输入端与检测模块连接，将锂电池充放电时的电流值和电压值进行运算，得到锂电池的电池容量，输出端传输数据信息给网络传输模块，所述电池容量和单片机内部设定值比较，若低于设定值，则单片机发出指令，断开MOS 开关管，继而停止继续放电。

作为上述技术方案的进一步改进，网络传输模块包括串口转以太网和网络接口电路，控制模块与串口转以太网连接，所述串口转以太网连接网络接口电路，将控制单元传输的数据信息通过网络实时传送给用户。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构简单，采用较低的成本实现对锂电池的充放电进行管理，并根据放电数据实现锂电池健康状况的判定，并向用户上报；

电池膨胀装置提醒用户更换膨胀变形的电池，以免发生安全事故；

用户可以根据电池健康状况考虑是否更换电池，减少了因电池问题引起的供电故障；

用户可以根据通过网络实时监控放电过程，实现放电过程远程监控。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的总模块图；

图2是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的充电模块的结构图；

图3是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的检测模块的结构图；

图4是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的控制模块相关的结构图；

图5是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的总模块详图；

图6是本实用新型实施例1提供的多功能锂电池充放电管理系统的原理图。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

请参阅图1到图6，本实施例提供一种多功能锂电池充放电管理系统，包括充电模块、检测模块、控制模块、网络传输模块：

所述充电模块的输入端连接12V直流电源适配器，输出端连接到检测模块，检测模块将检测值传输给控制模块，控制模块将结果进行计算，得到锂电池的电池容量，达到监控锂电池健康状况的目的，对放电过程进行记录，并把数据传送给网络传输模块；网络传输模块，通过网络实时传输锂电池的健康状况和放电过程给用户。

充电模块包括供电电源、状态监测电路、保护电路和充电装置。

供电电源把电压转变为12V的直流电压，所述的12V直流电压供给状态监测电路和充电管理芯片的电压输入端；充电管理芯片在充电过程中进行恒流、恒压、涓流充电模式的切换，充电装置在充电管理芯片的控制下给锂电池充电。

具体而言，供电电源通过12V直流电源适配器得到12V的直流电源后，供电给型号为 BQ24103A的充电管理芯片和状态监测电路。充电管理芯片U3的3、4、6脚和电源输入连接器J2的1脚连接；12V的直流电源(VIN)通过电流配置电阻和充电状态显示LED 到充电管理芯片U3的2、19、5脚。充电管理芯片U3的输出引脚1，20与电感L1连接，与充电电流检测电阻R7连接后连接到锂电池充电端J3。

状态监测电路通过充电状态显示LED(D3、D4、D5)的降压和电流配置电阻(R8、R11、R13)，得到锂电池的充电电流。

充电管理芯片U3的2脚接状态指示灯D3、充电电流配置电阻R8，只有当锂电池充电时，状态指示灯D3才亮。

充电管理芯片U3的19脚接状态指示灯D4、充电电流配置电阻R11，只有当锂电池充满电时，状态指示灯D4才亮。

充电管理芯片U3的5脚接状态指示灯D5、充电电流配置电阻R13，只有电源适配器可靠连接器时，状态指示灯D5才亮。

保护电路是充电保护电路，充电超时的时候电压加压到充电超时配置电容C12上，充电管理芯片U3的7脚接充电超时配置电容C12脚，再接地。

充电管理芯片U3的8、9脚分别和充电电流配置电阻R14、R15连接，再接地。

充电装置的输出端接正向低压稳压器AMS1117-3.3，以便输出稳定的电压值，还与检测电路的输入端连接。

检测模块包括MOS开关管、电流检测电路和电压检测电路，MOS开关管和电流检测电路串联后，再并联电压检测电路。

MOS开关管受MOS管驱动电路的控制，控制模块的单片机连接MOS管驱动电路，经过单片机内部比较后发出指令，所述单片机和MOS管驱动电路连接后共同控制MOS 开关管的开通或关闭，决定锂电池是否继续放电，当MOS开关管开通时，锂电池继续放电。所述MOS开关管是PMOS管，其1、2、3脚为源极，连接电阻R9，其4脚为栅极，连接电阻R10，其5、6、7、8脚为漏极，连接电流检测电路。

具体而言，锂电池充电装置的输出端接电压检测电路和MOS开关管，所述MOS开关管连接电流检测电路。电压检测电路的输入端电压是把充电管理芯片的输出引脚14的电压经电阻R1和R3分压得到，后接到电压检测运算放大器U1A，运算放大器U1A的负极(-)和运算放大器U1A的输出端V_SENSE短接，输出端经过电容C1接地，构成的电压跟随器。MOS开关管U4的输出端通过负载J1连接电流检测电路。MOS开关管 U4主要实现对放电的开通和关断，MOS开关管栅极极连接到MOS管驱动电路的电阻 R10，MOS开关管源极连接到MOS管驱动电路的电阻R9，MOS开关管的驱动电路由三极管Q1、Q2和电阻R9、R10、R12、R16、R21构成。

充电装置的输出端同时连接电池膨胀提醒装置，以便在电池发生膨胀变形时发出报警声提醒用户。

电流检测运算放大器U1B的输入端连接到电流检测电阻R6两端，运算放大器U1B的负极(-)和运算放大器U1B的输出端J_SENSE通过电容C3和电阻R5的并联电路连接，把电流转化为电压。

控制模块输入端与检测模块连接，将锂电池充放电时的电流值和电压值进行运算，得到锂电池的电池容量，输出端传输数据信息给网络传输模块，电池容量和单片机内部设定值比较，经过单片机内部比较后发出指令，单片机和MOS管驱动电路共同控制MOS开关管，当MOS开关管开通时，锂电池继续放电，当MOS开关管关闭时，锂电池停止放电。所述单片机内部设定值根据锂电池材料、大小的不同而存在差异。

控制模块单片机U6的型号为PIC16F688，控制模块用于计算电池容量，控制单元的输入端是电压检测电路和电流检测电路输出端连接串口转以太网模块。

单片机U6的2脚连接到MOS驱动电路，经过电阻R16，实现对放电的控制；单片机U6串行口5、6脚分别与串口转以太网模块U5的3、4脚连接，实现通过以太网上传数据的功能；单片机U6的10脚连接到电压检测电路输出端V_SENSE，实现对锂电池充放电电压的检测；单片机U6的11脚连接到电流检测电路的输出端J_SENSE，实现对锂电池放电电流的检测。

网络传输模块包括串口转以太网和网络接口电路，控制模块与串口转以太网连接，所述串口转以太网连接网络接口电路，将控制单元传输的数据信息通过网络实时传送给用户。

串口转以太网模块的11、12、13、14脚分别与网络接口电路的3、6、1、2连接，实现网络实时传输数据给用户的功能。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能锂电池充放电管理系统，包括充电模块、检测模块、控制模块、网络传输模块；所述检测模块包括MOS开关管，电流检测电路和电压检测电路；

充电模块：用于给锂电池充电；MOS开关管：用于控制锂电池的放电；

电流检测电路：与MOS开关管相连接，用于检测充电模块放电的电流值；

电压检测电路：与充电模块相连接，用于检测充电模块放电的电压值；

控制模块：用于接收电流检测电路和电压检测电路检测的电流值和电压值，并计算锂电池的电池容量，并与设定值进行比较；

网络传输模块：用于将锂电池的电池容量实时传输给用户。

2.根据权利要求1所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述充电模块包括：

供电电源，通过直流电源适配器把电压转变为直流电压，所述的直流电压供给状态监测电路和充电管理芯片的电压输入端；

状态监测电路，用于监测锂电池的充电状态和配置锂电池的充电电流；

保护电路，用于锂电池充电超时的锂电池保护；

充电管理芯片，用于锂电池的充电过程中的恒流、恒压、涓流充电模式切换；

充电装置，用于锂电池的充电，受充电管理芯片的控制，所述充电装置的输出端通过稳压器输出稳定的电压，还与检测模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述状态监测电路有用以监测锂电池的充电状态的充电状态显示LED。

4.根据权利要求2所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述保护电路包括一充电超时电容，充电超时时候的电压加压到所述电容上。

5.根据权利要求2所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述MOS开关管受MOS管驱动电路的控制，控制模块的单片机连接MOS管驱动电路，经过单片机内部比较后发出指令，所述单片机和MOS管驱动电路连接后共同控制MOS开关管的开通或关闭，决定锂电池是否继续放电，当MOS开关管开通时，锂电池继续放电。

6.根据权利要求2所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述充电装置与电池膨胀提醒装置连接，以便在电池发生膨胀变形时发出警报声提醒用户。

7.根据权利要求5所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述MOS开关管是PMOS管，其1、2、3脚为源极，连接电阻R9，其4脚为栅极，连接电阻R10，其5、6、7、8脚为漏极，连接电流检测电路。

8.根据权利要求1所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述控制模块输入端与检测模块连接，将锂电池放电时的电流值和电压值进行运算，得到锂电池的电池容量，输出端传送数据信息给网络传输模块，所述电池容量和单片机内部设定值比较，若低于设定值，则单片机发出指令，断开MOS开关管，继而停止继续放电。

9.根据权利要求1所述的多功能锂电池充放电管理系统，其特征在于，所述网络传输模块包括串口转以太网和网络接口电路，控制模块与串口转以太网连接，所述串口转以太网连接网络接口电路，将控制单元传输的数据信息通过网络实时传送给用户。