CN209860096U - 一种锂电池模组智能充电检测与维护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池模组智能充电检测与维护电路，该系统包括有锂电池模组，充电设备与外部电源连接，锂电池模组需充电时，锂电池模组通过充电设备与外部电源连接完成充电；充电设备中还包括有主控模块、检测均衡模块和通讯模块，电池与充电设备连接时，锂电池模组与检测均衡模块连接，检测均衡模块还与主控模块连接，通讯模块也与主控模块连接。相比于现有技术，在本实用新型当中提供的智能检测与维护电路应用在实际中时，检测均衡模块自动检测并判断电池模组中各单体电池的健康状况、主控模块根据监测到的电池的健康状况分别处理、修正并保持电池模组中各单体电池的一致性。

Description

一种锂电池模组智能充电检测与维护电路

技术领域

本实用新型属于锂电池制造与维护技术领域，特别涉及一种锂电池模组智能充电检测与维护电路。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的化学新能源，引起具备工作电压高，能量密度大，电池放电电位曲线平稳等优点，已广泛应用在通讯、电力、日用、交通等领域。而其相较于传统铅酸电池具备的污染小、噪声低、使用寿命长等突出优点，以逐渐取代传统的铅酸电池，成为电动车辆的蓄能电池的主流选择。

锂离子电池应用在电动车上，为能提供做够足够的高压，常由多个单体电池组成电池模组统一供电，而不可避免地，组成同一电池模组的单体电池之间将存在一致性问题。

电池模组的一致性问题具体指的是同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后,其电压、荷电量、容量、衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率。电池模组的一致性问题将直接关系到电池模组的使用，如何检测并保证电池模组的一致性，是锂电池应用在低速电动车上时，技术人员们必须解决的问题。

电池模组的一致性问题通常在电池模组充电过程中解决。现有技术中，针对电池模组的充电，一般有两种方法，第一种方法为即插即充型电池充电，使用该种充电方式的电池模组，需对电池充电时，直接将电池通过充电器与外部电源连接，这样的充电方法直接且方便，但无所谓解决电池模组的一致性的问题；第二种充电方法为识别电压充电，使用该种充电方法对电池模组充电时，充电设备将检测电池的输出端，如输出端有电压输出时，充电设备才可以对电池模组充电；使用该种方法时，如电池模组在使用过程中存在过放，则电池模组将自动关闭输出，此时将电池与充电设备连接，充电设备无法检测到电池的输出端电压，一直无法对电池充电，给用户造成不便。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种充电时自动检测并判断电池模组中各单体电池的健康状况、根据监测到的电池的健康状况分别处理、修正并保持电池模组中各单体电池的一致性的锂电池模组智能充电检测与维护电路。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种锂电池模组智能充电检测与维护电路，该系统包括有锂电池模组，充电设备与外部电源连接，锂电池模组需充电时，锂电池模组通过充电设备与外部电源连接完成充电；充电设备中还包括有主控模块、检测均衡模块和通讯模块，电池与充电设备连接时，锂电池模组与检测均衡模块连接，检测均衡模块还与主控模块连接，通讯模块也与主控模块连接。

电池与充电设备连接后，检测均衡模块一方面负责检测锂电池模组中各单体电池的相关参数，将检测到的参数传送主控模块中，主控模块随这些参数运算分析后，判断锂电池模组的健康状况，根据锂电池模组的健康状况区别充电，由此提高锂电池模组中各单体电池的一致性，延长锂电池模组的使用寿命，提高锂电池模组的工作性性能。

锂电池模组由复数个单体电池串联组成，复数个单体电池的串联正极处引出锂电池模组的封装正极PACK+，复数个单体电池串联的负极处引出锂电池模组的封装负极PACK-；

检测均衡模块包括有检测单元，检测单元包括有检测芯片、检测电阻和检测场效应管，检测芯片的具体型号为：ML5238；锂电池模组中各单体电池的正极均与检测芯片连接；检测电阻的一端与复数个单体电池串联后的负极连接，检测电阻的另一端与检测场效应管的源极连接，检测场效应管的栅极与检测芯片连接；

检测均衡模块还包括有均衡控制单元，均衡控制单元包括有均衡控制芯片和均衡控制场效应管，均衡控制芯片与主控模块连接；均衡控制芯片的具体型号为：ML610Q486P；均衡控制场效应管的栅极与检测芯片连接，均衡控制场效应管的源极与检测场效应管的漏极连接，均衡控制场效应管的漏极连接锂电池模组的封装负极PACK-。锂电池模组由多个单体电池组成，检测单元在检测芯片的控制下，将针对锂电池模组中的每一个单体电池进行检测，主要检测各个单体锂电池的电压、电流等具体参数，检测的各参数传送回检测芯片中，检测芯片将检测到的各单体电池的电压及电流等参数处理后，传送至均衡控制单元中，均衡系统根据前端传回的参数判定是否对锂电池模组发起主动均衡，如需对锂电池模组发起主动均衡，则均衡控制模块外部电源通过锂电池封装正极PACK+与锂电池封装负极PACK-对锂电池模组进行主动均衡。

如均衡控制单元判定需对锂电池模组发起主动均衡，则主动均衡如何实施、其具体应如何实现等问题的解决方法为现有技术，本领域技术人员通过查阅相关资料，利用本实用新型提供的电路可轻松实现锂电池模组的主动均衡。

与此同时，申请人需要强调的是，本实用新型主张保护的，是基于现有技术中锂电池模组出现的一致性问题而提出的电路结构，电路结构搭建好后，需对电路结构中的芯片烧录对应软件程序，才能保证全电路稳定有序运行，软件程序的设置同样为现有技术，本领域技术人员根据本实用新型提供的电路结构，通过查阅软件相关资料即可得知软件程序设置。软件程序设置并非本实用新型的主张保护的对象。

主控模块包括有主控芯片与存储器，主控芯片的具体型号为：AK3618；存储器包括有TF存储芯片与FLASH存储芯片，TF存储芯片的具体型号RL-UM02BS；FLASH存储芯片的具体型号为：GD25Q64B。设置主控芯片及存储器，主控模块可对全系统起到统筹控制的作用，而设置存储器可在极大程度上拓展主控芯片的运算能力。

充电设备还包括有电源模块，电源模块的输入端与外部电源连接，电源模块的输出端与主控模块连接；电池与充电设备连接时，电源模块还与锂电池模组的封装正极PACK+及封装负极PACK-连接；电源模块中包括有DC-DC转换器，DC-DC转换器的具体型号为：PAM2305；

电源模块中还包括有LDO转换器，LDO转换器的具体型号为：LC1463。外部电源输入后，经电源模块的转换，成为适合本电路中各模块使用的电源，为全电路有序运行提供能源供给。

充电设备中还包括有通讯模块，通讯模块与主控模块连接，通讯模块中包括有WIFI单元和以太网单元，WIFI单元中包括有WIFI芯片，WIFI芯片的具体型号为：RL-UM02BS，WIFI芯片与主控芯片连接；以太网单元包括有以太网芯片，以太网芯片与主控芯片连接，以太网芯片的具体型号为TRC1188NL。设置通讯模块方便本电路与远程控制中心或云服务器连接，实现信号远程传输，方便组网。

充电设备中还包括有报警驱动模块，报警驱动模块包括有感光报警单元、继电器开关单元和报警接口；

报警接口包括有第一接座、第二接座、第三接座与第四接座，第四接座接地，第三接座与主控芯片连接；

感光报警单元包括有第一发光二极管和第一光敏三极管，第一发光二极管的阳极与5V电源连接，第一发光二极管的阴极与主控芯片连接；第一光敏三极管的基极为感光极，第一光敏三极管的基极对第一发光二极管发出的光敏感，第一光敏三极管的集电极与控制芯片连接，所述第一光敏三极管的发射极接地；

继电器开关单元包括有继电器和第一三极管，继电器的具体型号为HRA-A-DC5V-C，所述继电器的第一接口悬空，继电器的第二接口与第二接座连接，继电器的第三接口与第四接口均与5V电源连接，继电器的第五接口与第六接口均与第一接座连接。本实用新型提供的电路应用在实际应用中时，外部报警器可通过报警接口与本电路连接，由主控模块控制，如电池出现过充、过放等异常情况，则主控模块控制报警驱动模块驱动外部报警器发出报警，提醒维修人员注意并及时采取维修手段。

本实用新型的优势在于：相比于现有技术，在本实用新型当中提供的智能检测与维护电路应用在实际中时，检测均衡模块自动检测并判断电池模组中各单体电池的健康状况、主控模块根据监测到的电池的健康状况分别处理、修正并保持电池模组中各单体电池的一致性。

附图说明

图1是本实用新型所实现的电路中检测均衡模块的电路原理图。

图2是本实用新型所实现的电路中主控模块的第一部分电路原理图。

图3是本实用新型所实现的电路中主控模块的第二部分电路原理图。

图4是本实用新型所实现的电路中电源模块的电路原理图。

图5是本实用新型所实现的电路中通讯模块的电路原理图。

图6是本实用新型所实现的电路中报警驱动的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

8、参见图1-6所示，本实用新型提供一种锂电池模组智能充电检测与维护电路，该系统包括有锂电池模组，所述充电设备与外部电源连接，所述锂电池模组需充电时，所述锂电池模组通过充电设备与外部电源连接完成充电；其特征在于，所述充电设备中还包括有主控模块、检测均衡模块和通讯模块，所述电池与充电设备连接时，所述锂电池模组与检测均衡模块连接，所述检测均衡模块还与主控模块连接，所述通讯模块也与主控模块连接。

电池与充电设备连接后，检测均衡模块一方面负责检测锂电池模组中各单体电池的相关参数，将检测到的参数传送主控模块中，主控模块随这些参数运算分析后，判断锂电池模组的健康状况，根据锂电池模组的健康状况区别充电，由此提高锂电池模组中各单体电池的一致性，延长锂电池模组的使用寿命，提高锂电池模组的工作性性能。

锂电池模组由复数个单体电池串联组成，复数个单体电池的串联正极处引出锂电池模组的封装正极PACK+，复数个单体电池串联的负极处引出锂电池模组的封装负极PACK-；

检测均衡模块包括有检测单元，检测单元包括有检测芯片U1、检测电阻Ris和检测场效应管Q3，检测芯片U1的具体型号为：ML5238；锂电池模组中各单体电池的正极均与检测芯片U1连接；检测电阻Ris的一端与复数个单体电池串联后的负极连接，检测电阻Ris的另一端与检测场效应管Q3的源极连接，检测场效应管Q3的栅极与检测芯片U1连接；

检测均衡模块还包括有均衡控制单元，均衡控制单元包括有均衡控制芯片U2和均衡控制场效应管Q4，均衡控制芯片U2与主控模块连接；均衡控制芯片U2的具体型号为：ML610Q486P；均衡控制场效应管Q4的栅极与检测芯片U1连接，均衡控制场效应管Q4的源极与检测场效应管Q3的漏极连接，均衡控制场效应管Q4的漏极连接锂电池模组的封装负极PACK-。锂电池模组由多个单体电池组成，检测单元在检测芯片U1的控制下，将针对锂电池模组中的每一个单体电池进行检测，主要检测各个单体锂电池的电压、电流等具体参数，检测的各参数传送回检测芯片U1中，检测芯片U1将检测到的各单体电池的电压及电流等参数处理后，传送至均衡控制单元中，均衡系统根据前端传回的参数判定是否对锂电池模组发起主动均衡，如需对锂电池模组发起主动均衡，则均衡控制模块外部电源通过锂电池封装正极PACK+与锂电池封装负极PACK-对锂电池模组进行主动均衡。

如均衡控制单元判定需对锂电池模组发起主动均衡，则主动均衡如何实施、其具体应如何实现等问题的解决方法为现有技术，本领域技术人员通过查阅相关资料，利用本实用新型提供的电路可轻松实现锂电池模组的主动均衡。

与此同时，申请人需要强调的是，本实用新型主张保护的，是基于现有技术中锂电池模组出现的一致性问题而提出的电路结构，电路结构搭建好后，需对电路结构中的芯片烧录对应软件程序，才能保证全电路稳定有序运行，软件程序的设置同样为现有技术，本领域技术人员根据本实用新型提供的电路结构，通过查阅软件相关资料即可得知软件程序设置。软件程序设置并非本实用新型的主张保护的对象。

主控模块包括有主控芯片U100与存储器，主控芯片100的具体型号为：AK3618；存储器包括有TF存储芯片U7与FLASH存储芯片U5，TF存储芯片U7的具体型号RL-UM02BS；FLASH存储芯片U5的具体型号为：GD25Q64B。设置主控芯片U100及存储器，主控模块可对全系统起到统筹控制的作用，而设置存储器可在极大程度上拓展主控芯片U100的运算能力。

充电设备还包括有电源模块，电源模块的输入端与外部电源连接，电源模块的输出端与主控模块连接；电池与充电设备连接时，电源模块还与锂电池模组的封装正极PACK+及封装负极PACK-连接；电源模块中包括有DC-DC转换器U20，DC-DC转换器U20的具体型号为：PAM2305；

电源模块中还包括有LDO转换器U10，LDO转换器U10的具体型号为：LC1463。外部电源输入后，经电源模块的转换，成为适合本电路中各模块使用的电源，为全电路有序运行提供能源供给。

充电设备中还包括有通讯模块，通讯模块与主控模块连接，通讯模块中包括有WIFI单元和以太网单元，WIFI单元中包括有WIFI芯片U30，WIFI芯片U30的具体型号为：RL-UM02BS，WIFI芯片U30与主控芯片U100连接；以太网单元包括有以太网芯片U500，以太网芯片U500与主控芯片U100连接，以太网芯片U500的具体型号为TRC1188NL。设置通讯模块方便本电路与远程控制中心或云服务器连接，实现信号远程传输，方便组网。

充电设备中还包括有报警驱动模块，报警驱动模块包括有感光报警单元、继电器开关单元和报警接口CON4；

报警接口CON4包括有第一接座、第二接座、第三接座与第四接座，第四接座接地，第三接座与主控芯片连接；

感光报警单元包括有第一发光二极管D20和第一光敏三极管OP1，第一发光二极管D20的阳极与5V电源连接，第一发光二极管D20的阴极与主控芯片U100连接；第一光敏三极管OP1的基极为感光极，第一光敏三极管OP1的基极对第一发光二极管D20发出的光敏感，第一光敏三极管OP1的集电极与控制芯片U100连接，所述第一光敏三极管的发射极接地；

继电器开关单元包括有继电器T1和第一三极管Q7，继电器T1的具体型号为HRA-A-DC5V-C，所述继电器T1的第一接口悬空，继电器T1的第二接口与第二接座连接，继电器T1的第三接口与第四接口均与5V电源连接，继电器T1的第五接口与第六接口均与第一接座连接。本实用新型提供的电路应用在实际应用中时，外部报警器可通过报警接口与本电路连接，由主控模块控制，如电池出现过充、过放等异常情况，则主控模块控制报警驱动模块驱动外部报警器发出报警，提醒维修人员注意并及时采取维修手段。

本实用新型的优势在于：相比于现有技术，在本实用新型当中提供的智能检测与维护电路应用在实际中时，检测均衡模块自动检测并判断电池模组中各单体电池的健康状况、主控模块根据监测到的电池的健康状况分别处理、修正并保持电池模组中各单体电池的一致性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂电池模组智能充电检测与维护电路，该电路包括有锂电池模组和充电设备，所述充电设备与外部电源连接，所述锂电池模组需充电时，所述锂电池模组通过充电设备与外部电源连接完成充电；其特征在于，所述充电设备中还包括有主控模块、检测均衡模块和通讯模块，所述锂电池模组与充电设备连接时，所述锂电池模组与检测均衡模块连接，所述检测均衡模块还与主控模块连接，所述通讯模块也与主控模块连接。

2.如权利要求1所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述锂电池模组由复数个单体电池串联组成，所述复数个单体电池的串联正极处引出锂电池模组的封装正极PACK+，所述复数个单体电池串联的负极处引出锂电池模组的封装负极PACK-。

3.如权利要求2所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述检测均衡模块包括有检测单元，所述检测单元包括有检测芯片、检测电阻和检测场效应管，所述检测芯片的具体型号为：ML5238；所述锂电池模组中各单体电池的正极均与检测芯片连接；所述检测电阻的一端与复数个单体电池串联后的负极连接，所述检测电阻的另一端与检测场效应管的源极连接，所述检测场效应管的栅极与检测芯片连接；

所述检测均衡模块还包括有均衡控制单元，所述均衡控制单元包括有均衡控制芯片和均衡控制场效应管，所述均衡控制芯片与主控模块连接；所述均衡控制芯片的具体型号为：ML610Q486P；所述均衡控制场效应管的栅极与检测芯片连接，所述均衡控制场效应管的源极与检测场效应管的漏极连接，所述均衡控制场效应管的漏极连接锂电池模组的封装负极PACK-。

4.如权利要求1所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述主控模块包括有主控芯片与存储器，所述主控芯片的具体型号为：AK3618；所述存储器包括有TF存储芯片与FLASH存储芯片，所述TF存储芯片的具体型号RL-UM02BS；所述FLASH存储芯片的具体型号为：GD25Q64B。

5.如权利要求4所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述充电设备还包括有电源模块，所述电源模块的输入端与外部电源连接，所述电源模块的输出端与主控模块连接；所述电池与充电设备连接时，所述电源模块还与锂电池模组的封装正极PACK+及封装负极PACK-连接；所述电源模块中包括有DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的具体型号为：PAM2305；

所述电源模块中还包括有LDO转换器，所述LDO转换器的具体型号为：LC1463。

6.如权利要求5所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述充电设备中还包括有通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接，所述通讯模块中包括有WIFI单元和以太网单元，所述WIFI单元中包括有WIFI芯片，所述WIFI芯片的具体型号为：RL-UM02BS，所述WIFI芯片与主控芯片连接；所述以太网单元包括有以太网芯片，所述以太网芯片与主控芯片连接，所述以太网芯片的具体型号为TRC1188NL。

7.如权利要求6所述的锂电池模组智能充电检测与维护电路，其特征在于，所述充电设备中还包括有报警驱动模块，所述报警驱动模块包括有感光报警单元、继电器开关单元和报警接口；

所述报警接口包括有第一接座、第二接座、第三接座与第四接座，所述第四接座接地，所述第三接座与主控芯片连接；

所述感光报警单元包括有第一发光二极管和第一光敏三极管，所述第一发光二极管的阳极与5V电源连接，所述第一发光二极管的阴极与主控芯片连接；所述第一光敏三极管的基极为感光极，所述第一光敏三极管的基极对第一发光二极管发出的光敏感，所述第一光敏三极管的集电极与控制芯片连接，所述第一光敏三极管的发射极接地；

所述继电器开关单元包括有继电器和第一三极管，所述继电器的具体型号为HRA-A-DC5V-C，所述继电器的第一接口悬空，所述继电器的第二接口与第二接座连接，所述继电器的第三接口与第四接口均与5V电源连接，所述继电器的第五接口与第六接口均与第一接座连接。