CN210404795U - 电池管理装置及电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电池管理装置，包括MCU、采集电路、通信模块、光耦电路、供电电路及开关电路，通信模块接供电电路，开关电路接在供电电路与上位机之间，开关电路依据上位机的导通信号导通使供电电路给通信模块供电；光耦电路接通信模块，MCU接采集电路、光耦电路，通信模块还用于接上位机，以将上位机的控制指令传送至MCU，MCU依据控制指令输出电池信息并经由通信模块传送至上位机。本实用新型实现了MCU与上位机的通信连接，使得上位机能够获得电池信息，从而实现电池状态的实时记录和显示；此外，还可以在通信模块没有供电输入时，通过供电电路给通信模块供电，确保了通信模块的正常工作。另，本实用新型还公开一种电池管理系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理装置及电池管理系统。
背景技术
由于锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、自放电率低等优点，近年来，PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备、WiFi设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要供电电源。但与此同时，由于锂电池能量密度高，锂电池在过度充电状态下，锂电池温度的上升会造成能量过剩而使电解液分解产生气体，而气体会导致锂电池的内压上升，从而发生锂电池自燃或破裂的危险；反之，锂电池在过度放电的状态下，电解液因分解而导致锂电池特性及耐久性劣化，从而降低锂电池的可充电次数。
针对锂电池的过度充电、过度放电以及短路保护，现阶段，通常是通过电池保护板对锂电池进行保护，但是，现有的电池保护板也无法对电池信息进行记录和显示，工作人员无法实时查看电池的变化状态。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够实时记录和显示电池信息的电池管理装置及电池管理系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池管理装置，包括MCU、采集电路、通信模块、光耦电路、供电电路以及开关电路，所述通信模块接所述供电电路，所述开关电路接在所述供电电路与上位机之间，所述开关电路依据所述上位机的导通信号导通使所述供电电路给所述通信模块供电；所述光耦电路接所述通信模块，所述MCU接所述采集电路、光耦电路，所述采集电路用于采集电池信息并传送至所述MCU，所述通信模块还用于接所述上位机，以将所述上位机的控制指令传送至所述MCU，所述MCU依据所述控制指令输出所述电池信息并经由所述通信模块传送至所述上位机。
较佳地，所述供电电路包括DC-DC电源、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第一电容C1及第二电容C2，所述DC-DC电源包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一电容C1的第一端接所述开关电路和所述第一输入端、第二输入端之一者，所述第一电容C1的第二端接电压信号和所述第一输入端、第二输入端之另一者，所述第一稳压二极管Z1的负极接所述第一输出端和所述通信模块的供电端，所述第二稳压二极管Z2的负极接所述第二输出端，所述第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2的正极接所述通信模块的接地端，所述第二电容C2接在所述第一输出端和第二输出端之间。
较佳地，所述MCU依据所述控制指令输出采集指令至所述采集电路，所述采集电路依据所述采集指令采集所述电池信息。
较佳地，所述通信模块包括485芯片。
为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种一种电池管理系统，包括电池管理装置和上位机，其中，所述电池管理装置包括MCU、采集电路、通信模块、光耦电路、供电电路以及开关电路，所述通信模块接所述供电电路，所述开关电路接在所述供电电路与所述上位机之间，所述开关电路依据所述上位机的导通信号导通使所述供电电路给所述通信模块供电；所述光耦电路接所述通信模块，所述MCU接所述采集电路、光耦电路，所述采集电路用于采集电池信息并传送至所述MCU，所述通信模块还接至所述上位机，所述上位机经由所述通信模块将控制指令传送至所述MCU，所述MCU依据所述控制指令输出所述电池信息并经由所述通信模块传送至所述上位机，所述上位机显示所述电池信息。
较佳地，所述MCU依据所述控制指令输出采集指令至所述采集电路，所述采集电路依据所述采集指令采集所述电池信息。
较佳地，所述上位机输出唤醒指令至所述通信模块，所述通信模块依据所述唤醒指令唤醒所述MCU。
较佳地，所述供电电路包括DC-DC电源、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第一电容C1及第二电容C2，所述DC-DC电源包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一电容C1的第一端接所述开关电路和所述第一输入端、第二输入端之一者，所述第一电容C1的第二端接电压信号和所述第一输入端、第二输入端之另一者，所述第一稳压二极管Z1的负极接所述第一输出端和所述通信模块的供电端，所述第二稳压二极管Z2的负极接所述第二输出端，所述第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2的正极接所述通信模块的接地端，所述第二电容C2接在所述第一输出端和第二输出端之间。
较佳地，所述上位机为PC机。
较佳地，所述通信模块包括485芯片。
与现有技术相比，本实用新型设有通信模块，通过通信模块实现了MCU与上位机之间的通信连接，上位机发送的控制指令可以经由通信模块传送至MCU，MCU可以依据控制指令输出电池信息并通过通信模块传送至上位机，使得上位机能够获得电池信息，从而实现电池状态的实时记录和显示，进而确保电池的安全性和防止电池性能劣化；而且，MCU还可以依据上位机的指令进行时间校准、电流校准、电压校准等，并反馈校准结果至上位机，从而通过上位机显示和解析校准结果；此外，本实用新型还设有供电电路，通信模块接供电电路，供电电路与上位机之间接有开关电路，当通信模块没有供电输入时，上位机可以输出导通信号使开关电路导通，从而使供电电路给通信模块供电，确保了通信模块的正常工作。
附图说明
图1为本实用新型实施例电池管理系统的结构示意图。
图2为本实用新型实施例电源管理装置的部分电路原理图。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1及图2，本实用新型提供了一种电池管理系统100，用于对电池的状态(包括但不限于各个单体电池、整个电池包当前的充放电电压、电流及温度，历史电压充放电电压、电流及温度记录，报警状态等)进行监控，以确保电池的安全性和防止电池性能劣化。具体的，电池管理系统100包括电池管理装置和上位机7，其中，电池管理装置包括电池管理模块、通信模块3、光耦电路4、供电电路5以及开关电路6，电池管理模块包括MCU1和采集电路2，通信模块3接供电电路5，开关电路6接在供电电路5与上位机7之间，开关电路6依据上位机7的导通信号导通使供电电路5给通信模块3供电，从而在电池管理模块没有给通信模块3输出供电电源时，通过供电电路5给通信模块3供电，以维持通信模块3的正常工作；光耦电路4接通信模块3，MCU1接采集电路2、光耦电路4，采集电路2用于采集电池信息并传送至MCU1，通信模块3还接至上位机7，上位机7发送的控制指令由通信模块3传送至光耦电路4进行隔离后输出至MCU1，MCU1依据控制指令输出电池信息并经光耦电路4隔离后由通信模块3传送至上位机7，上位机7显示电池信息。
请参阅图1，具体的，上位机7可以为任何具有通信能力和处理能力的装置，例如PC机等。控制指令包括但不限于反馈指令和校准指令，上位机7发送校准指令至MCU1时，MCU1依据校准指令进行时间校准、电流校准、电压校准等；上位机7发送反馈指令至MCU1时，MCU1反馈电池信息至上位机7，从而使上位机7能够获得电池信息。上位机7包括有显示器71，上位机7通过显示器71存储和显示MCU1返回的电池信息，从而便于作人员能够直观获得电池信息。
当然，在一些实施例中，也可以是上位机7发送反馈指令至MCU1后，MCU1再依据反馈指令输出采集指令至采集电路2，采集电路2依据采集指令采集电池信息并传送至MCU1，MCU1再将电池信息传送至上位机7。
请参阅图2，具体的，通信模块3包括485芯片31。更具体的，485芯片31为MAX485芯片，光耦电路4包括第一光耦合器件P1和第二光耦合器件P2，MAX485芯片31的管脚R接至电阻R6的第一端，电阻R6的第二端接光耦电路4的第二光耦合器件P2，第二光耦合器件P2接至MCU1的管脚RX1，MAX485芯片31的管脚R输出的控制指令经由第二光耦合器件P2隔离后经管脚RX1传送至MCU1。MAX485芯片31的管脚RE(接收使能)和管脚DE(发送使能)接至第一光耦合器件P1，第一光耦合器件P1接至MCU1的管脚TX1，同时MAX485芯片31的管脚RE和管脚DE接至电阻R7的第一端，电阻R7的第二端接地，MAX485芯片31的管脚D接电阻R7的第二端，MCU1通过管脚TX1将电池信息输出经由第一光耦合器件P1隔离后，传送至MAX485芯片31。MAX485芯片31的管脚VCC接电池管理模块，电池管理模块给MAX485芯片31提供供电电源，MAX485芯片31的管脚GND接地。MAX485芯片31的管脚B(输入)接至上位机7的485-3接口，上位机7通过485-3接口发送控制指令至管脚B，控制指令经光耦电路4隔离后发送至MCU1；MAX485芯片31的管脚A(输出)接至上位机7的485-2接口，MCU1返回的电池信息经光耦电路4隔离后发送至MAX485芯片31，电池信息经由MAX485芯片31的管脚A传送至上位机7的485-2接口，最后由上位机7对电池信息进行分析和显示；在该实施例中，管脚B和管脚A之间还接有电阻R3，但不应以此为限。
请参阅1和图2，具体的，为了降低功耗，通常情况下，MCU1为休眠状态，上位机7可输出唤醒指令至MAX485芯片31，MAX485芯片31依据唤醒指令唤醒MCU1。更具体的，电池管理系统100还包括有第三光耦合器件P3，第三光耦合器件P3接在MCU1和MAX485芯片31之间，MAX485芯片31将接收到的唤醒指令传送至第三光耦合器件P3，唤醒指令经由第三光耦合器件P3隔离后输出至MCU1，从而唤醒MCU1。进一步的，第三光耦合器件P3的正输入端接有电阻R10，电阻R10的另一端接MAX485芯片31的管脚B，第三光耦合器件P3的负输入端接MAX485芯片31的管脚A，第三光耦合器件P3的正输入端和负输入端之间接有二极管D1，二极管D1的负极接第三光耦合器件P3的正输入端，二极管D1的正极接第三光耦合器件P3的负输入端。
请继续参阅图2，具体的，供电电路5包括DC-DC电源T1、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第一电容C1及第二电容C2，DC-DC电源T1包括第一输入端IN+、第二输入端IN-、第一输出端OUT+及第二输出端OUT-，第一电容C1的第一端接开关电路6和DC-DC电源T1的第二输入端IN-，第一电容C1的第二端接DC-DC电源T1的第一输入端IN+和5V电压信号，第一稳压二极管Z1的负极接第一输出端OUT+和通信模块3的供电端，第二稳压二极管Z2的负极接第二输出端OUT-，第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2的正极接通信模块3的接地端，第二电容C2接在第一输出端OUT+和第二输出端OUT-之间，且第二电容C2与第一输出端OUT+相接的一端接电压信号5I，第二电容C2与第二输出端OUT-相接的一端接地。
具体的，开关电路6为MOS管Q1，但不应以此为限。更具体的，MOS管Q1的G极接上位机7，MOS管Q1的D极接第一电容C1和DC-DC电源T1的第二输入端IN-，MOS管Q1的S极和G极之间接有电阻R11，电阻R11与MOS管Q1的S极相接的一端接地。
与现有技术相比，本实用新型设有通信模块3，通过通信模块3实现了MCU1与上位机7之间的通信连接，上位机7发送的控制指令可以经由通信模块3传送至MCU1，MCU1可以依据控制指令输出电池信息并通过通信模块3传送至上位机7，使得上位机7能够获得电池信息，从而实现电池状态的实时记录和显示，进而确保电池的安全性和防止电池性能劣化；而且，MCU1还可以依据上位机7的指令进行时间校准、电流校准、电压校准等，并反馈校准结果至上位机7，从而通过上位机7显示和解析校准结果；此外，本实用新型还设有供电电路5，通信模块3接供电电路5，供电电路5与上位机7之间接有开关电路6，当电池管理模块没有输出供电电源至通信模块3时，上位机7可以输出导通信号使开关电路6导通，从而使供电电路5给通信模块3供电，确保了通信模块3的正常工作。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电池管理装置，其特征在于，包括MCU、采集电路、通信模块、光耦电路、供电电路以及开关电路，所述通信模块接所述供电电路，所述开关电路接在所述供电电路与上位机之间，所述开关电路依据所述上位机的导通信号导通使所述供电电路给所述通信模块供电；所述光耦电路接所述通信模块，所述MCU接所述采集电路、光耦电路，所述采集电路用于采集电池信息并传送至所述MCU，所述通信模块还用于接所述上位机，以将所述上位机的控制指令传送至所述MCU，所述MCU依据所述控制指令输出所述电池信息并经由所述通信模块传送至所述上位机。
2.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述供电电路包括DC-DC电源、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第一电容C1及第二电容C2，所述DC-DC电源包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一电容C1的第一端接所述开关电路和所述第一输入端、第二输入端之一者，所述第一电容C1的第二端接电压信号和所述第一输入端、第二输入端之另一者，所述第一稳压二极管Z1的负极接所述第一输出端和所述通信模块的供电端，所述第二稳压二极管Z2的负极接所述第二输出端，所述第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2的正极接所述通信模块的接地端，所述第二电容C2接在所述第一输出端和第二输出端之间。
3.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述MCU依据所述控制指令输出采集指令至所述采集电路，所述采集电路依据所述采集指令采集所述电池信息。
4.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述通信模块包括485芯片。
5.一种电池管理系统，其特征在于，包括电池管理装置和上位机，其中，所述电池管理装置包括MCU、采集电路、通信模块、光耦电路、供电电路以及开关电路，所述通信模块接所述供电电路，所述开关电路接在所述供电电路与所述上位机之间，所述开关电路依据所述上位机的导通信号导通使所述供电电路给所述通信模块供电；所述光耦电路接所述通信模块，所述MCU接所述采集电路、光耦电路，所述采集电路用于采集电池信息并传送至所述MCU，所述通信模块还接至所述上位机，所述上位机经由所述通信模块将控制指令传送至所述MCU，所述MCU依据所述控制指令输出所述电池信息并经由所述通信模块传送至所述上位机，所述上位机显示所述电池信息。
6.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述MCU依据所述控制指令输出采集指令至所述采集电路，所述采集电路依据所述采集指令采集所述电池信息。
7.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述上位机输出唤醒指令至所述通信模块，所述通信模块依据所述唤醒指令唤醒所述MCU。
8.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述供电电路包括DC-DC电源、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、第一电容C1及第二电容C2，所述DC-DC电源包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一电容C1的第一端接所述开关电路和所述第一输入端、第二输入端之一者，所述第一电容C1的第二端接电压信号和所述第一输入端、第二输入端之另一者，所述第一稳压二极管Z1的负极接所述第一输出端和所述通信模块的供电端，所述第二稳压二极管Z2的负极接所述第二输出端，所述第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2的正极接所述通信模块的接地端，所述第二电容C2接在所述第一输出端和第二输出端之间。
9.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述上位机为PC机。
10.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述通信模块包括485芯片。
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