CN207588517U - 一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，包括主控单元和CAN总线，所述主控单元的交互端口通过CAN收发器与CAN总线相连接，所述CAN总线的输出端分别连接有多路电压采集单元，所述主控单元的输入端与电流采集电路相连接，所述主控单元的输入端通过电流传感器和电池组相连接，所述电池组的电压端口通过控制线与电压采集单元相连接，所述电池组的两端还并接有负载电路，所述负载电路的输出端还连接有传感器组，所述主控单元的输出端还连接有显示器，通过对磷酸铁铿电池进行充放电检测，分析磷酸铁铿电池的放电特性，根据电池管理系统的应用环境并结合电池特性，实现对磷酸铁锂电池组的充电控制，实用性强。

Description

一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组

技术领域

本实用新型涉及磷酸铁锂电池组技术领域，具体为一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组。

背景技术

目前用在电动汽车上的动力电池主要有铅酸蓄电池、镍铬蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池。纯电动汽车必须选用锂离子电池等高比能量的材料。并且，随着技术的进步，锂离子电池有更高的能量密度、更大的放电功率，现已经成为纯电动汽车的候选能源之一，现阶段锂电池在电动汽车上的应用的主要问题表现在：

（1）锂电池生产企业在车用大容量动力电池的生产过程中，电池的生产工艺、技术水平以及成组技术还不能保证其初始性能具有良好的一致性；

（2）现有的锂电池在充放电过程无法实现自动充电的工作，必须要人工手动操作，而且锂电池在使用过程中对过充电、过放电、过温度、过电流等非常敏感，这类情况的发生会明显缩短电池的寿命，甚至会导致电池报废。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，通过对磷酸铁铿电池进行充放电检测，分析磷酸铁铿电池的放电特性，根据电池管理系统的应用环境并结合电池特性，实现对磷酸铁锂电池组的充电控制，实用性强，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，包括主控单元和CAN总线，所述主控单元的交互端口通过CAN收发器与CAN总线相连接，所述CAN总线的输出端分别连接有多路电压采集单元，所述主控单元的输入端与电流采集电路相连接，所述主控单元的输入端通过电流传感器和电池组相连接，所述电池组的电压端口通过控制线与电压采集单元相连接，所述电池组的两端还并接有负载电路，所述负载电路的输出端还连接有传感器组，所述传感器组的信号端与主控单元相连接，所述主控单元的输出端还连接有显示器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电压采集单元的内部设置有电压采集电路。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电压采集电路包括隔离器和二级电压跟随电路，所述隔离器的信号端与电池组的电压端口相连接，所述隔离器的输出端与二级电压跟随电路相连接，所述二级电压跟随电路的输出端与PIC控制芯片相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述PIC控制芯片的内部还设置有A/D转换器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述A/D转换器的输出端通过选通开关与隔离器相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述二级电压跟随电路包括第一运输放大器和第二运算放大器，所述第一运输放大器的输出端反馈连接到第一运输放大器的反向输入端，所述第一运输放大器的输出端还通过第一电阻与第二运算放大器的同相输入端相连接，所述第二运算放大器的同相输入端还通过第二电阻接地，所述第二运算放大器的输出端反馈连接到第二运算放大器的反相输入端。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一运输放大器的同相输入端接收来自隔离器电压信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型通过主控制器在电动汽车运行过程中实时采集电池电流、电压和温度数据，采用分布式系统对各个测量节点的信息进行整合并分析，然后再通过通讯模块将这些检测模块检测的数据集中起来，实现数据的集中处理，数据处理效率高，实用性强；

（2）本实用新型的采集电路采用集中分布式的方案，解决了集中式检测数据采样线过多的问题，同时也解决了分布式检测系统硬件成本过高的问题。

（3）本实用新型使用二级电压跟随电路克服了全温度范围内偏置电流漂移大的缺陷，使得失调电压检测达到微伏级，并具有精密双极型输入放大器的低噪声特性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的电压采集单元结构示意图；

图3为本实用新型的二级电压跟随电路图。

图中：1-主控单元;2-CAN总线；3-CAN收发器；4-电压采集单元；5-电流采集电路；6-显示器；7-电流传感器；8-传感器组；9-负载电路；10-电池组；11-电压采集电路；12-隔离器；13-二级电压跟随电路；14-选通开关；15-PIC控制芯片；16-A/D转换器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，包括主控单元1和CAN总线2，所述主控单元1采用ARMCortex-M3内核的32微处理器，所述主控单元1的交互端口通过CAN收发器3与CAN总线2相连接，所述CAN总线2的输出端分别连接有多路电压采集单元4，所述主控单元1的输入端与电流采集电路5相连接，所述主控单元1主要负责系统的总体运行。通过CAN总线2管理多路电压采集单元4，并接收采集单元模块发送的单体电池电压和温度数据包，采集电池组的电流，根据各单体电池的电压计算电池组的总电压、进行状态监测，所述电压采集单元4主要采集电池组各个单体电池的电压，根据主控单元的命令，通过CAN总线2向主控单元1传送所有单体电池的当前电压数据，所述主控单元1的输入端通过电流传感器7和电池组10相连接，所述电池组10的电压端口通过控制线与电压采集单元4相连接，所述电池组10的两端还并接有负载电路9，所述负载电路9的输出端还连接有传感器组8，所述传感器组8的信号端与主控单元1相连接，所述主控单元1的输出端还连接有显示器6，通过显示器6显示主控单元1监测到的电池组信息。

如图2所示，所述电压采集单元4的内部设置有电压采集电路11，所述电压采集电路11包括隔离器12和二级电压跟随电路13，所述隔离器12的信号端与电池组10的电压端口相连接，所述隔离器12的输出端与二级电压跟随电路13相连接，所述二级电压跟随电路13的输出端与PIC控制芯片15相连接，所述PIC控制芯片15的内部还设置有A/D转换器16，所述A/D转换器16的输出端通过选通开关14与隔离器12相连接，当需要采集某块电池电压时，PIC控制芯片15由I/O口选通被测电池两端电压，此电压信号经光耦引入电路中，再经过二级电压跟随电路13直接送入PIC控制芯片15的内置模块中，从而获得电压数据。PIC控制芯片15通过轮流选通I/O口，可采集电压采集单元4内部的所有电池单体电压，所述隔离器12包括采集电路前端待测电池组端电压的隔离和处理后端采集电路的隔离。既要解决好共地，又要防止短路。

如图3所示，所述二级电压跟随电路13包括第一运输放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一运输放大器A1的输出端OUT反馈连接到第一运输放大器A1的反向输入端IN，所述第一运输放大器A1的输出端OUT还通过第一电阻R1与第二运算放大器A2的同相输入端IN相连接，所述第二运算放大器A2的同相输入端IN还通过第二电阻R2接地GND，所述第二运算放大器A2的输出端OUT反馈连接到第二运算放大器A2的反相输入端IN，所述第一运输放大器A1的同相输入端IN接收来自隔离器12电压信号，所述第一运输放大器A1和第二运算放大器A2均选用型号为AD706的放大器，具有具有高精度、低温漂的优良特性，所述二级电压跟随电路13主要用来起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。

综上所述，本实用新型的主要特点在于：

（1）本实用新型通过主控制器在电动汽车运行过程中实时采集电池电流、电压和温度数据，采用分布式系统对各个测量节点的信息进行整合并分析，然后再通过通讯模块将这些检测模块检测的数据集中起来，实现数据的集中处理，数据处理效率高，实用性强；

（2）本实用新型的采集电路采用集中分布式的方案，解决了集中式检测数据采样线过多的问题，同时也解决了分布式检测系统硬件成本过高的问题。

（3）本实用新型使用二级电压跟随电路克服了全温度范围内偏置电流漂移大的缺陷，使得失调电压检测达到微伏级，并具有精密双极型输入放大器的低噪声特性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：包括主控单元（1）和CAN总线（2），所述主控单元（1）的交互端口通过CAN收发器（3）与CAN总线（2）相连接，所述CAN总线（2）的输出端分别连接有多路电压采集单元（4），所述主控单元（1）的输入端与电流采集电路（5）相连接，所述主控单元（1）的输入端通过电流传感器（7）和电池组（10）相连接，所述电池组（10）的电压端口通过控制线与电压采集单元（4）相连接，所述电池组（10）的两端还并接有负载电路（9），所述负载电路（9）的输出端还连接有传感器组（8），所述传感器组（8）的信号端与主控单元（1）相连接，所述主控单元（1）的输出端还连接有显示器（6）。

2.根据权利要求1所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述电压采集单元（4）的内部设置有电压采集电路（11）。

3.根据权利要求2所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述电压采集电路（11）包括隔离器（12）和二级电压跟随电路（13），所述隔离器（12）的信号端与电池组（10）的电压端口相连接，所述隔离器（12）的输出端与二级电压跟随电路（13）相连接，所述二级电压跟随电路（13）的输出端与PIC控制芯片（15）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述PIC控制芯片（15）的内部还设置有A/D转换器（16）。

5.根据权利要求4所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述A/D转换器（16）的输出端通过选通开关（14）与隔离器（12）相连接。

6.根据权利要求3所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述二级电压跟随电路（13）包括第一运输放大器（A1）和第二运算放大器（A2），所述第一运输放大器（A1）的输出端（OUT）反馈连接到第一运输放大器（A1）的反向输入端（IN），所述第一运输放大器（A1）的输出端（OUT）还通过第一电阻（R1）与第二运算放大器（A2）的同相输入端（IN）相连接，所述第二运算放大器（A2）的同相输入端（IN）还通过第二电阻（R2）接地（GND），所述第二运算放大器（A2）的输出端（OUT）反馈连接到第二运算放大器（A2）的反相输入端（IN）。

7.根据权利要求6所述的一种自动升降压充电的磷酸铁锂电池组，其特征在于：所述第一运输放大器（A1）的同相输入端（IN）接收来自隔离器（12）电压信号。