CN209462042U - 一种电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池管理系统，包括主控器及和主控器相连的充电管理模块、采集与均衡模块、温度采集模块和显示模块；所述充电管理模块包括用于控制电池组恒流充电的恒流控制单元及用于防止电池过压充放电的充放电控制单元，所述采集与均衡模块用于采集单体电池电压并对单体电池做均衡处理。本实用新型将充电管理与数据采集和均衡集成在一起，简化了电池管理系统，而且两者结合可节省人力成本，维护成本，及整体应用方案成本。

Description

一种电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理领域，尤其涉及一种电池管理系统。

背景技术

电池管理系统是对电池进行管理的系统，通常具有测电池电压的功能，防止或避免电池过压充放电、温度过高等异常状况出现。现在市场电池管理系统包括充电管理，电池数据采集及均衡，数据远程发送三个模块，各个模块间相互独立，管理程序比较复杂，成本高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单的电池管理系统，降低了电池管理系统的生产成本。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种电池管理系统，包括主控器及和主控器相连的充电管理模块、采集与均衡模块、温度采集模块和显示模块；所述充电管理模块包括用于控制电池组恒流充电的恒流控制单元及用于防止电池过压充放电的充放电控制单元，所述采集与均衡模块用于采集单体电池电压并对单体电池做均衡处理。

作为上述技术方案的改进，所述恒流控制单元包括充电电压采集电路、恒流控制电路和DC-DC降压电路，充电电压采集电路分别与恒流控制电路和DC-DC降压电路连接，DC-DC降压电路输入端与所述主控器连接，输出端与恒流控制电路连接。

作为上述技术方案的改进，所述充放电控制单元包括信号采集电路和充放电开关电路，信号采集电路和充放电开关电路均和所述主控器连接，信号采集电路采集电压信号给所述主控器，所述主控器根据采集的电压信号给充放电开关电路发送控制信息。

作为上述技术方案的改进，所述信号采集电路包括电阻R1、R2、R3、稳压二极管ZD1、光电耦合器L1、二极管D1和电容C1，稳压二极管ZD1的负极通过电阻R1和充电电源正极B+连接，稳压二极管ZD1的正极与光电耦合器L1的第一引脚连接，光电耦合器L1的第二引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与充电电源负极P-连接，光电耦合器L1的第三引脚接地，第四引脚通过电阻R2连接3.3V输入电源，光电耦合器L1的第四引脚还通过电阻R3与主控器输入引脚连接，电阻R3通过电容C1接地。

作为上述技术方案的改进，所述采集与均衡模块包括相互连接的电池管理芯片和均衡控制电路，电池管理芯片与所述主控器连接，电池管理芯片用于采集单体电池电压，所述主控器接收电池管理芯片采集的单体电池电压并通过控制电池管理芯片间接控制均衡控制电路。

作为上述技术方案的改进，所述均衡控制电路包括与每节单体电池并联连接的均衡电阻和开关MOS管，开关MOS管的栅极与电池管理芯片的输出端连接，电池管理芯片输出控制信号控制开关MOS管的开启和关闭。

作为上述技术方案的改进，所述电池管理芯片的型号为MAX14921。

作为上述技术方案的改进，所述温度采集模块包括分别与所述主控器连接的温度控制单元和温度传感器。

作为上述技术方案的改进，所述显示模块包括LCD点阵屏及和LCD点阵屏相连的STM8L052显示控制芯片，STM8L052显示控制芯片与主控器连接。

作为上述技术方案的改进，所述主控器采用STM32F103微型控制器。

本实用新型的有益效果有：本实用新型将充电管理与数据采集和均衡集成在一起，实现了电源充放电管理、恒流充电、电池均衡等功能，并且简化了电池管理系统，而且两者结合可节省人力成本，维护成本，及整体应用方案成本，无需再为电池组配备专用充电机。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型较佳实施例结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的恒流控制单元结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的充放电控制单元结构示意图；

图4是本实用新型较佳实施例的信号采集电路原理图；

图5是本实用新型较佳实施例的采集与均衡模块结构示意图；

图6是本实用新型较佳实施例的均衡控制电路原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的目的、特征和优点能够更明显易懂，以下举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

参照图1，本实施例公开的一种电池管理系统，包括主控器100及和主控器100相连的充电管理模块400、采集与均衡模块300、温度采集模块200和显示模块500；所述充电管理模块400包括用于控制电池组恒流充电的恒流控制单元110及用于防止电池过压充放电的充放电控制单元120，所述采集与均衡模块300用于采集单体电池电压并对单体电池做均衡处理。所述温度采集模块200可以将采集到的电池温度信息传输给主控器100，电池温度信息通过主控器100的ADC接口转换成数字信号并发送至显示模块500，通过显示模块500显示。

进一步，参照图2，所述恒流控制单元110包括充电电压采集电路111、恒流控制电路113和DC-DC降压电路112，充电电压采集电路111分别与恒流控制电路113和DC-DC降压电路112连接，DC-DC降压电路112输入端与所述主控器100连接，输出端与恒流控制电路113连接。充电电压采集电路111采集充电回路电压给恒流控制电路113并为DC-DC降压电路112提供电源输入，DC-DC降压电路112的输出为恒流控制电路113提供工作电压，主控器100可以控制DC-DC降压电路112工作，当电池组开始充电时控制DC-DC降压电路112开启，DC-DC降压电路112输出端为恒流控制电路113提供工作电压，恒流控制电路113根据充电电压采集电路111采集的充电回路电压控制电池组恒流充电。

进一步，参见图3，所述充放电控制单元120包括信号采集电路121和充放电开关电路122，信号采集电路121和充放电开关电路122均和所述主控器100连接，信号采集电路121采集电压信号给所述主控器100，所述主控器100根据采集的电压信号给充放电开关电路122发送控制信息。所述主控器100可以判断输入的电压是否过压，如果检测到充电或放电过压，则主控器100控制充放电开关电路122切断充电回路或放电回路，避免过高的电流损坏电池，从而达到保护的目的。

进一步，参见图4，所述信号采集电路121包括电阻R1、R2、R3、稳压二极管ZD1、光电耦合器L1、二极管D1和电容C1，稳压二极管ZD1的负极通过电阻R1和充电电源正极B+连接，稳压二极管ZD1的正极与光电耦合器L1的第一引脚连接，光电耦合器L1的第二引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与充电电源负极P-连接，光电耦合器L1的第三引脚接地，第四引脚通过电阻R2连接3.3V输入电源，光电耦合器L1的第四引脚还通过电阻R3与主控器100输入引脚连接，电阻R3通过电容C1接地。利用稳压二级管ZD1的反向电流来驱动光电耦合器L1，采集光电耦合器L1第四引脚的电压给主控器100从而判断输入电压是否过压。

进一步，参见图5，所述采集与均衡模块300包括相互连接的电池管理芯片310和均衡控制电路320，电池管理芯片310用于采集单体电池电压，所述主控器100通过SPI接口连接电池管理芯片310，接收电池管理芯片310采集的单体电池电压并通过控制电池管理芯片310间接控制均衡控制电路320。

进一步，所述电池管理芯片310的型号为MAX14921。

具体的，参见图6，所述均衡控制电路320包括与每节单体电池并联连接的均衡电阻和开关MOS管，开关MOS管的栅极与电池管理芯片310的输出端连接，电池管理芯片310输出控制信号控制开关MOS管的开启和关闭。所述主控器100通过电池管理芯片310MAX14921实时检测每节单体电池电压，并将各单体电池的电压与整个电池组平均电压比较，若某节单体电池电压与平均电压的差值大于预设的阈值电压，则主控器100发出指令控制电池管理芯片310MAX14921开启对应单体电池的开关MOS管实现电池均衡，若差值小于预设的阈值电压则关闭开关MOS管中断均衡。

进一步，所述温度采集模块200包括分别与所述主控器(100)连接的温度控制单元和温度传感器，温度传感器采集电池组温度给所述主控器100，主控器100根据电池组温度控制温度控制单元是否给电池组加热或冷却，从而控制电池组工作温度。

进一步，所述主控器100采用STM32F103微型控制器，主频最高可达68MHZ。

进一步，所述显示模块500包括LCD点阵屏及和LCD点阵屏相连的STM8L052显示控制芯片，STM8L052显示控制芯片与主控器100连接。所述LCD点阵屏由STM8L052显示控制芯片来控制显示，STM8L052显示控制芯片通过串口与STM32F103微型控制器通讯，接收来自STM32F103微型控制器的显示信息，所述显示信息可包括电池电量、电池电压和电流、环境温度等，STM8L052显示控制芯片还可以发送按键信息给STM32F103微型控制器。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于:包括主控器(100)及分别和主控器(100)相连的充电管理模块(400)、采集与均衡模块(300)、温度采集模块(200)和显示模块(500)，所述充电管理模块(400)包括用于控制电池组恒流充电的恒流控制单元(110)及用于防止电池过压充放电的充放电控制单元(120)，所述采集与均衡模块(300)用于采集单体电池电压并对单体电池做均衡处理，所述主控器(100)控制所述充电管理模块(400)和所述采集与均衡模块(300)工作并将电池温度信息发送给所述显示模块(500)，所述温度采集模块(200)用于采集电池温度并将电池温度信息发送给所述主控器(100)。

2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述恒流控制单元(110)包括充电电压采集电路(111)、恒流控制电路(113)和DC-DC降压电路(112)，充电电压采集电路(111)分别与恒流控制电路(113)和DC-DC降压电路(112)连接，DC-DC降压电路(112)输入端与所述主控器(100)连接，DC-DC降压电路(112)输出端与恒流控制电路(113)连接，充电电压采集电路(111)采集充电回路电压给恒流控制电路(113)并为DC-DC降压电路(112)提供电源输入，DC-DC降压电路(112)的输出为恒流控制电路(113)提供工作电压，主控器(100)控制DC-DC降压电路(112)开启。

3.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述充放电控制单元(120)包括信号采集电路(121)和充放电开关电路(122)，信号采集电路(121)和充放电开关电路(122)均和所述主控器(100)连接，信号采集电路(121)采集电压信号给所述主控器(100)，所述主控器(100)根据采集的电压信号给充放电开关电路(122)发送控制信息。

4.根据权利要求3所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述信号采集电路(121)包括电阻R1、R2、R3、稳压二极管ZD1、光电耦合器L1、二极管D1和电容C1，稳压二极管ZD1的负极通过电阻R1和充电电源正极B+连接，稳压二极管ZD1的正极与光电耦合器L1的第一引脚连接，光电耦合器L1的第二引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与充电电源负极P-连接，光电耦合器L1的第三引脚接地，第四引脚通过电阻R2连接3.3V输入电源，光电耦合器L1的第四引脚还通过电阻R3与主控器(100)输入引脚连接，电阻R3通过电容C1接地。

5.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述采集与均衡模块(300)包括相互连接的电池管理芯片(310)和均衡控制电路(320)，电池管理芯片(310)与所述主控器(100)连接，电池管理芯片(310)用于采集单体电池电压，所述主控器(100)接收电池管理芯片(310)采集的单体电池电压并通过控制电池管理芯片(310)间接控制均衡控制电路(320)。

6.根据权利要求5所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述均衡控制电路(320)包括与每节单体电池并联连接的均衡电阻和开关MOS管，开关MOS管的栅极与电池管理芯片(310)的输出端连接，电池管理芯片(310)输出控制信号控制开关MOS管的开启和关闭。

7.根据权利要求5或6所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述电池管理芯片(310)的型号为MAX14921。

8.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述温度采集模块(200)包括分别与所述主控器(100)连接的温度控制单元和温度传感器。

9.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述显示模块(500)包括LCD点阵屏及和LCD点阵屏相连的STM8L052显示控制芯片，STM8L052显示控制芯片与主控器(100)连接。

10.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：所述主控器(100)采用型号为STM32F103的微型控制器。