CN208999502U - 一种智能可调电池组电压模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能可调电池组电压模拟装置，包括微处理模块、通信模块、若干路模拟控制电路和开关电源，一路模拟控制电路包括一路电压模拟电路、一路电压调节电路和一路电流检测电路，电压模拟电路的第一控制端与微处理模块相连，电压模拟电路的第二控制端与电压调节电路的输出端相连，电压模拟电路的输出端与负载相连，所述电压调节电路的控制端与微处理模块相连，所述电流检测电路的输入端与电压模拟电路相连，电流检测电路的输出端与微处理模块相连，所述微处理模块还与通信模块和上位机相连。本实用新型能够准确调节输出电压，能够实时检测均衡电流，上位机能够通过通信模块对装置进行实时控制，与BMS形成闭环控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种智能可调电池组电压模拟装置。
背景技术
锂电池在汽车、工业以及军事等领域得到了广泛的使用。在锂电池的使用过程中通常会配置锂电池保护板对锂电池或者电池组进行相应的保护，这些保护板就是电池管理系统（BMS），以防止其出现过充、过放和过流等情况。为了验证锂电池保护板的功能需要对保护板的各项功能进行测试，测量内容有：过压保护、欠压保护、过温保护、均衡控制与诊断，以及基本的电压、温度采集功能等。现有的锂电池保护板多以单片机为控制器，以真实的锂电池作为测试电源。该类测试装置存在以下不足：1、人机交互不友好；2、锂电池需要频繁的充放电，测试周期长；3、测试不同串数的保护板需要进行相应的改变，测试不灵活；4、若用真实电芯做过压、欠压、过温等测试，会影响电池的性能和寿命，同时还存在安全风险，电池在上述情况可能出现失控，导致燃烧、起火或爆炸。
中国专利公开号CN207488380U,公开日2018年6月12号，实用新型名称为一种可调节的模拟电池组装置，该申请案公开了一种可调节的模拟电池组装置，通过控制多路开关选择电路中的各开关状态，便可控制模拟电池组的成组串数，即控制采集模块采集到的采样电压，采样电压为单体电压的整数倍，具体的，采样电压为单体电压与闭合开关数量的乘积。可见，本实用新型中，通过控制有效采集的单体电压的个数，可对采集的总电压值进行调节，保证模拟电池组的灵活性。其不足之处在于，无法灵活设置输出电压、无法检测均衡电流以及缺乏与上位机通信的功能。
发明内容
本实用新型主要解决上述问题提供具有多路输出，具备通信功能、实时电流检测、每一路电压可调的一种智能可调电池组电压模拟装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能可调电池组电压模拟装置，包括微处理模块、通信模块、若干路模拟控制电路和给整个装置供电的开关电源，一路模拟控制电路包括一路电压模拟电路、一路电压调节电路和一路电流检测电路，所述电压模拟电路的第一控制端与微处理模块相连，电压模拟电路的第二控制端与电压调节电路的输出端相连，电压模拟电路的输出端与外部负载相连，所述电压调节电路的控制端与微处理模块相连，所述电流检测电路的输入端与电压模拟电路相连，电流检测电路的输出端与微处理模块相连，所述微处理模块还与通信模块和上位机相连。
上位机通过通信模块控制该电池电压模拟装置，微处理模块通过通信模块向上位机传输电流检测电路采集到的电流信息供上位机对数据进行分析，电压模拟电路向外输出电压，电压模拟电路输出电压由电压调节电路控制，电压调节电路有微处理模块控制，每一路模拟控制电路均与微处理模块相连，可对每一路模拟控制电路输出的电压进行调节。
作为上述方案的一种优选方案，所述的电压模拟电路包括电阻R3、R4，三级管Q2，场效应管Q3，采样电阻Rs，隔离DC-DC转换器U4和线性可调稳压器U5，三极管Q2基极与微处理模块的I/O口相连，三极管Q2集电极空接，三级管Q2发射极与电阻R4一端相连，电阻R4另一端分别与电阻R3一端和场效应管Q3栅极相连，电阻R3另一端及场效应管Q3漏极均与开关电源正极相连，场效应管Q3源极与采样电阻Rs一端相连，采样电阻Rs另一端与隔离DC-DC转换器U4正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4正输出端与线性可调稳压器U5正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4负输入端接地GND，隔离DC-DC转换器U4负输出端接线性可调稳压器U5负输入端，线性可调稳压器U5的ADJ口与电压控制电路输出端相连，线性可调稳压器U5的输出端与负载相连。开关电源与隔离DC-DC转换器组成隔离电源，隔离电源给线性可调稳压器供电。
作为上述方案的一种优选方案，所述的电压模拟电路的第一控制端为三极管Q2基极，电压模拟电路的第二控制端为线性可调稳压器U5的ADJ口。
作为上述方案的一种优选方案，所述的电压调节电路包括三极管Q1，光耦U1，线性稳压器U2和电阻R1、R2，所述三极管Q1发射极接地GND，三极管Q1基极与微处理模块的PWM输出口相连，三极管Q1集电极与光耦U1内的发光二极管阴极相连，光耦U1内的发光二极管阳极接开关电源正极，光耦U1内的三级管集电极接线性稳压器U2正输出端，光耦U1内的三极管发射集与电阻R1一端相连，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2另一端接地GND_A，电阻R1与电阻R2连接处引出有导线与线性可调稳压器U5的ADJ口相连，线性稳压器U2正输入端接电压V_ISO，线性稳压器U2负输入端接地GND_A。电压V_ISO引出自隔离DC-DC转换器正输出端，即隔离电源正极。
作为上述方案的一种优选方案，所述的电流检测电路包括电流检测运放U3，所述电流检测运放U3输入端与采样电阻Rs两端相连，电流检测运放U3输出端与微处理模块的模数转换输入口相连。
本实用新型的优点是：通过微处理模块和电压调节电路调节电压模拟电路输出电压，能够准确调节输出电压；设有电流检测电路，能够实时检测均衡电流；设有通信模块，上位机能够通过通信模块对装置进行实时控制，与BMS形成闭环控制。
附图说明
图1为本实用新型的一种电路连接结构框图。
图2为本实用新型中电压模拟电路的一种电路原理图。
图3为本实用新型中电压调节电路的一种电路原理图。
图4为本实用新型中电流检测电路的一种电路原理图。
1-微处理模块 2-通信模块 3-模拟控制电路 4-开关电源 5-电压模拟电路6-电压调节电路 7-电路检测电路 8-外部负载 9-上位机。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
实施例：
本实施例一种智能可调电池组电压模拟装置，如图1所示，包括微处理模块1、通信模块2、若干路模拟控制电路3和给整个装置供电的开关电源4，一路模拟控制电路包括一路电压模拟电路5、一路电压调节电路6和一路电流检测电路7，所述电压模拟电路的第一控制端与微处理模块相连，电压模拟电路的第二控制端与电压调节电路的输出端相连，电压模拟电路的输出端与外部负载8相连，所述电压调节电路的控制端与微处理模块相连，所述电流检测电路的输入端与电压模拟电路相连，电流检测电路的输出端与微处理模块相连，所述微处理模块还与通信模块和上位机9相连。
如图2所示，所述的电压模拟电路包括电阻R3、R4，三级管Q2，场效应管Q3，采样电阻Rs，隔离DC-DC转换器U4和线性可调稳压器U5，三极管Q2基极与微处理模块的I/O口相连，三极管Q2集电极空接，三级管Q2发射极与电阻R4一端相连，电阻R4另一端分别与电阻R3一端和场效应管Q3栅极相连，电阻R3另一端及场效应管Q3漏极均与开关电源正极相连，场效应管Q3源极与采样电阻Rs一端相连，采样电阻Rs另一端与隔离DC-DC转换器U4正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4正输出端与线性可调稳压器U5正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4负输入端接地GND，隔离DC-DC转换器U4负输出端接线性可调稳压器U5负输入端，线性可调稳压器U5的ADJ口与电压控制电路输出端相连，线性可调稳压器U5的输出端与负载相连。所述的电压模拟电路的第一控制端为三极管Q2基极，电压模拟电路的第二控制端为线性可调稳压器U5的ADJ口。
如图3所示，所述的电压调节电路包括三极管Q1，光耦U1，线性稳压器U2和电阻R1、R2，所述三极管Q1发射极接地GND，三极管Q1基极与微处理模块的PWM输出口相连，三极管Q1集电极与光耦U1内的发光二极管阴极相连，光耦U1内的发光二极管阳极接开关电源正极，光耦U1内的三级管集电极接线性稳压器U2正输出端，光耦U1内的三极管发射集与电阻R1一端相连，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2另一端接地GND_A，电阻R1与电阻R2连接处引出有导线与线性可调稳压器U5的ADJ口相连，线性稳压器U2正输入端接电压V_ISO，线性稳压器U2负输入端接地GND_A。本实施中电压V_ISO由隔离电源提供，隔离电源有开关电源和隔离DC-DC转换器组成。
如图4所示，所述的电流检测电路包括电流检测运放U3，所述电流检测运放U3输入端与采样电阻Rs两端相连，电流检测运放U3输出端与微处理模块的模数转换输入口相连。
本实施中，微处理模块可以控制电压模拟电路IO_1口的电平高低实现单路电压模拟电路的开启或者关闭，电流检测电路可以通过检测Rs两端的微弱电压变化判断电池输出端的均衡状态，通过PWM波调节ADJ口的电压从而实现CELL1+与CELL1-之间的电压调节。
电压调节电路的PWM_IO与微处理模块的PWM输出口相连，通过改变PWM口输出的占空比可以实现ADJ口的电压变化。电流检测运放通过将Rs两端的微弱电压进行放大，电流检测运放输出端与微处理模块的ADC直接相连，微处理模块通过ADC对放大后的电压进行电压电流转换得到实时的电流状态。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种智能可调电池组电压模拟装置，其特征是：包括微处理模块（1）、通信模块（2）、若干路模拟控制电路（3）和给整个装置供电的开关电源（4），一路模拟控制电路包括一路电压模拟电路（5）、一路电压调节电路（6）和一路电流检测电路（7），所述电压模拟电路的第一控制端与微处理模块相连，电压模拟电路的第二控制端与电压调节电路的输出端相连，电压模拟电路的输出端与外部负载（8）相连，所述电压调节电路的控制端与微处理模块相连，所述电流检测电路的输入端与电压模拟电路相连，电流检测电路的输出端与微处理模块相连，所述微处理模块还与通信模块和上位机（9）相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能可调电池组电压模拟装置，其特征是：所述的电压模拟电路（5）包括电阻R3、R4，三级管Q2，场效应管Q3，采样电阻Rs，隔离DC-DC转换器U4和线性可调稳压器U5，三极管Q2基极与微处理模块的I/O口相连，三极管Q2集电极空接，三级管Q2发射极与电阻R4一端相连，电阻R4另一端分别与电阻R3一端和场效应管Q3栅极相连，电阻R3另一端及场效应管Q3漏极均与开关电源正极相连，场效应管Q3源极与采样电阻Rs一端相连，采样电阻Rs另一端与隔离DC-DC转换器U4正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4正输出端与线性可调稳压器U5正输入端相连，隔离DC-DC转换器U4负输入端接地GND，隔离DC-DC转换器U4负输出端接线性可调稳压器U5负输入端，线性可调稳压器U5的ADJ口与电压控制电路输出端相连，线性可调稳压器U5的输出端与负载相连。
3.根据权利要求2所述的一种智能可调电池组电压模拟装置，其特征是：所述的电压模拟电路（5）的第一控制端为三极管Q2基极，电压模拟电路的第二控制端为线性可调稳压器U5的ADJ口。
4.根据权利要求2所述的一种智能可调电池组电压模拟装置，其特征是：所述的电压调节电路（6）包括三极管Q1，光耦U1，线性稳压器U2和电阻R1、R2，所述三极管Q1发射极接地GND，三极管Q1基极与微处理模块的PWM输出口相连，三极管Q1集电极与光耦U1内的发光二极管阴极相连，光耦U1内的发光二极管阳极接开关电源正极，光耦U1内的三级管集电极接线性稳压器U2正输出端，光耦U1内的三极管发射集与电阻R1一端相连，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2另一端接地GND_A，电阻R1与电阻R2连接处引出有导线与线性可调稳压器U5的ADJ口相连，线性稳压器U2正输入端接电压V_ISO，线性稳压器U2负输入端接地GND_A。
5.根据权利要求2所述的一种智能可调电池组电压模拟装置，其特征是：所述的电流检测电路（7）包括电流检测运放U3，所述电流检测运放U3输入端与采样电阻Rs两端相连，电流检测运放U3输出端与微处理模块的模数转换输入口相连。
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| CN114966514A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-08-30 | 武汉海亿新能源科技有限公司 | 一种燃料电池单片电压信号发生器及其控制方法 |
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| CN114966514B (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-01 | 武汉海亿新能源科技有限公司 | 一种燃料电池单片电压信号发生器及其控制方法 |
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