CN210724283U - 抗干扰电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种抗干扰电池管理系统，包括主控单元和多个电压采样单元，所述电压采样单元包括AD转换单元、数据处理单元、隔离单元和通信单元，所述AD转换单元的输入端采样连接电池，所述AD转换单元的输出端连接所述数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端连接所述隔离单元的输入端，所述隔离单元的输出端通过所述通信单元连接所述主控单元。该抗干扰电池管理系统具有抗干扰性强、可扩展性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及了一种抗干扰电池管理系统。
背景技术
电池组是由多个单体电池串联使用的，电池管理系统需要采样每个单体电池的电信息，目前多采用导线直接采样连接单体电池的正负极，并将采样信号发送至主控单元，对采样信号进行处理和分析、存储等。该种方式下，单体电池到主控单元的采样连接导线交长，且该段导线的采样信号为模拟信号，容易受到干扰。另外，由于电池组为多个单体电池组成，一般有八个、十六个或三十二个等，每个单体电池需要两根采样导线，总体采样的导线比较多，布线比较复杂，使用不方便。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的问题，本实用新型提出了一种抗干扰电池管理系统。
一种抗干扰电池管理系统，包括主控单元和多个电压采样单元，所述电压采样单元包括AD转换单元、数据处理单元、隔离单元和通信单元，所述AD转换单元的输入端采样连接电池，所述AD转换单元的输出端连接所述数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端连接所述隔离单元的输入端，所述隔离单元的输出端通过所述通信单元连接所述主控单元。
基于上述，所述AD转换单元包括AD转换器U2、电容C30、电阻R16、电阻R22和电阻R23，电阻R16的一端采样连接电池正极，电阻R16的另一端连接AD转换器U2的1脚并连接电容C30的一端，电容C30的另一端接地并连接电池负极，所述AD转换器U2的6脚接电池负极，所述AD转换器U2的5脚连接电源+3.3V，所述AD转换器U2的4脚通过电阻R23连接电源+3.3V并连接数据处理单元，所述AD转换器U2的3脚通过电阻R22连接电源+3.3V并连接数据处理单元。
基于上述，所述隔离单元包括光耦U5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C10和电容C11，所述光耦U5的1脚连接+5V电源并通过电容C10连接所述光耦U5的2脚，所述光耦U5的3脚通过电阻R3连接数据处理单元，所述光耦U5的4脚通过电阻R2连接数据处理单元，所述光耦U5的5脚通过电阻R1连接数据处理单元，所述光耦U5的16脚连接+5V电源并通过电容C11连接所述光耦U5的15脚；所述通信单元包括485收发器U7、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C21和电容C22，所述485收发器U7的1脚通过所述电阻R4连接所述光耦U5的12脚，所述485收发器U7的2脚和3脚通过所述电阻R6连接所述光耦U5的14脚，所述485收发器U7的4脚通过所述电阻R5连接所述光耦U5的13脚，所述485收发器U7的8脚连接+5V电源，所述485收发器U7的7脚通过电容C22接地，所述485收发器U7的6脚通过电容C21接地，所述485收发器U7的6脚和7脚还分别作为输出端连接主控单元。
基于上述，所述电压采样单元还包括非隔离供电单元，所述非隔离供电单元包括稳压器U4、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9和电容C17，二极管D2的阳极和三极管Q1的集电极分别连接电池正极，所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极分别连接数据处理单元，所述三极管Q1的发射极连接所述三极管Q2的发射极并通过电容C7接地，所述三极管Q2的集电极接地，所述二极管D2的阴极连接所述三极管Q1的发射极和二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接稳压器U4的1脚和3脚并分别通过电容C8、电容C2、电容C1和电容C17接地，所述稳压器U4的4脚通过电容C5接地，所述稳压器U4的5脚连接数据处理单元并分别通过电容C9、电容C3接地。
基于上述，所述数据处理单元为单片机U6，型号为STC11F030F4。
基于上述，还包括电量采集单元，所述电量采集单元包括分流器、AD转换模块、控制处理器、隔离模块和通信模块，分流器连接在电池供电回路中，所述AD转换模块的输入端采样连接在分流器两端，所述AD转换模块的输出端连接所述控制处理器，所述控制处理器的输出端连接所述隔离模块的输入端，所述隔离模块的输出端通过所述通信模块连接所述主控单元。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过为每个单体电池配备一个电压采样单元，电压采样单元可充分靠近单体电池设置，有效缩短了模拟信号采样的距离，提高了抗干扰性；同时多个电压采样单元通过485总线与主控单元连接，有效简化了布线结构。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构示意框图。
图2是本实用新型现有技术的结构示意框图。
图3是本实用新型AD转换单元的电路结构示意图。
图4是本实用新型数据处理单元的电路结构示意图。
图5是本实用新型隔离单元和通信单元的电路结构示意图。
图6是本实用新型非隔离供电单元的电路结构示意图。
图7是本实用新型AD转换模块的电路结构示意图。
图8是本实用新型控制处理器的电路结构示意图。
图9是本实用新型隔离模块和通信模块的电路结构示意图。
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付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、图2、图3、图4和图5所示，一种抗干扰电池管理系统，包括主控单元和多个电压采样单元，所述电压采样单元包括AD转换单元、数据处理单元、隔离单元和通信单元，所述AD转换单元的输入端采样连接电池，所述AD转换单元的输出端连接所述数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端连接所述隔离单元的输入端，所述隔离单元的输出端通过所述通信单元连接所述主控单元。
使用时，每个单体电池对应一个电压采样单元，AD转换单元的输入端采样连接单体电池的正负极，AD转换单元将采样的模拟电压信号转换为数字信号后，发送至数据处理单元进行处理，处理后的采样信号经过隔离单元的隔离作用后通过通信单元发送至主控单元。实际中，电压采样单元为一电路板，可最大限度的靠近单体电池设置，有效缩短单体电池与AD转换单元之间的采样导线距离，也即缩短模拟信号的采样距离，从而有效提高抗干扰性。本实施例中，通信单元为RS485通信，多个电压采样单元通过一条总线即可与主控单元通信连接，大大减少采样导线的连接复杂性，同时主控单元能够省去较多接口，提升了主控单元的扩展性。实际中，主控单元为单片机，型号为STC11F030F4。
具体的，所述AD转换单元包括AD转换器U2、电容C30、电阻R16、电阻R22和电阻R23，电阻R16的一端采样连接电池正极，电阻R16的另一端连接AD转换器U2的1脚并连接电容C30的一端，电容C30的另一端接地并连接电池负极，所述AD转换器U2的6脚接电池负极，所述AD转换器U2的5脚连接电源+3.3V，所述AD转换器U2的4脚通过电阻R23连接电源+3.3V并连接数据处理单元，所述AD转换器U2的3脚通过电阻R22连接电源+3.3V并连接数据处理单元。J3为接线端子，用于连接单体电池的两端，采样电压模拟信号经过AD转换器U2处理后转换为数字信号，数字信号通过AD转换器的3脚和4脚输入至信号处理单元。本实施例中，AD转换器U2型号为MCP3421，所述数据处理单元为单片机U6，型号为STC11F030F4，其中LED1为指示灯。
所述隔离单元包括光耦U5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C10和电容C11，所述光耦U5的1脚连接+5V电源并通过电容C10连接所述光耦U5的2脚，所述光耦U5的3脚通过电阻R3连接数据处理单元，所述光耦U5的4脚通过电阻R2连接数据处理单元，所述光耦U5的5脚通过电阻R1连接数据处理单元，所述光耦U5的16脚连接+5V电源并通过电容C11连接所述光耦U5的15脚；所述通信单元包括485收发器U7、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C21和电容C22，所述485收发器U7的1脚通过所述电阻R4连接所述光耦U5的12脚，所述485收发器U7的2脚和3脚通过所述电阻R6连接所述光耦U5的14脚，所述485收发器U7的4脚通过所述电阻R5连接所述光耦U5的13脚，所述485收发器U7的8脚连接+5V电源，所述485收发器U7的7脚通过电容C22接地，所述485收发器U7的6脚通过电容C21接地，所述485收发器U7的6脚和7脚还分别作为输出端连接主控单元。光耦U5对采样信号进行光电隔离，进一步提高采样信号的抗干扰能力，隔离输出后的采样信号经过485收发器U7发送至主控单元，其中光耦U5的型号为PC818,485收发器U7的型号为MAX485。
优选地，所述电压采样单元还包括非隔离供电单元，如图6所示，所述非隔离供电单元包括稳压器U4、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9和电容C17，二极管D2的阳极和三极管Q1的集电极分别连接电池正极，所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极分别连接数据处理单元，所述三极管Q1的发射极连接所述三极管Q2的发射极并通过电容C7接地，所述三极管Q2的集电极接地，所述二极管D2的阴极连接所述三极管Q1的发射极和二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接稳压器U4的1脚和3脚并分别通过电容C8、电容C2、电容C1和电容C17接地，所述稳压器U4的4脚通过电容C5接地，所述稳压器U4的5脚连接数据处理单元并分别通过电容C9、电容C3接地。该非隔离供电单元连接所采用的单体电池，通过数据处理单元输出PWM信号控制三极管Q1和三极管Q2的通断，通过改变占空比控制电池对非隔离供电单元的输入电压，并通过稳压器U4转换和输出稳定电压，为电压采样单元供电。采用非隔离供电模式，功耗低，结构简单。
优选地，该抗干扰电池管理系统还包括电量采集单元，所述电量采集单元包括分流器、AD转换模块、控制处理器、隔离模块和通信模块，分流器连接在电池供电回路中，所述AD转换模块的输入端采样连接在分流器两端，所述AD转换模块的输出端连接所述控制处理器，所述控制处理器的输出端连接所述隔离模块的输入端，所述隔离模块的输出端通过所述通信模块连接所述主控单元。AD转换模块如图7所示，U8为AD转换芯片，型号为ADS1230，J1为接口端子，用于连接在分流器的两端，AD转换芯片U8的7脚和8脚采样分流器上的电压信号，进行AD转换后通过12脚和13脚输出至控制处理器。控制处理器如图8所示，U61为单片机，型号为STC11F030K6T6，LED11为工作指示灯，控制处理器U61根据自身的时钟信息，计算采样信号的用电量。隔离模块和通信模块如图9所示，U51为光耦，型号为PC818，U71为485收发器，型号为MAX485，用电量信息经过光耦U51隔离后，经485收发器U71发送至主控单元。
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 (6)
1.一种抗干扰电池管理系统，其特征在于：包括主控单元和多个电压采样单元，所述电压采样单元包括AD转换单元、数据处理单元、隔离单元和通信单元，所述AD转换单元的输入端采样连接电池，所述AD转换单元的输出端连接所述数据处理单元的输入端，所述数据处理单元的输出端连接所述隔离单元的输入端，所述隔离单元的输出端通过所述通信单元连接所述主控单元。
2.根据权利要求1所述的抗干扰电池管理系统，其特征在于：所述AD转换单元包括AD转换器U2、电容C30、电阻R16、电阻R22和电阻R23，电阻R16的一端采样连接电池正极，电阻R16的另一端连接AD转换器U2的1脚并连接电容C30的一端，电容C30的另一端接地并连接电池负极，所述AD转换器U2的6脚接电池负极，所述AD转换器U2的5脚连接电源+3.3V，所述AD转换器U2的4脚通过电阻R23连接电源+3.3V并连接数据处理单元，所述AD转换器U2的3脚通过电阻R22连接电源+3.3V并连接数据处理单元。
3.根据权利要求1所述的抗干扰电池管理系统，其特征在于：所述隔离单元包括光耦U5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C10和电容C11，所述光耦U5的1脚连接+5V电源并通过电容C10连接所述光耦U5的2脚，所述光耦U5的3脚通过电阻R3连接数据处理单元，所述光耦U5的4脚通过电阻R2连接数据处理单元，所述光耦U5的5脚通过电阻R1连接数据处理单元，所述光耦U5的16脚连接+5V电源并通过电容C11连接所述光耦U5的15脚；所述通信单元包括485收发器U7、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C21和电容C22，所述485收发器U7的1脚通过所述电阻R4连接所述光耦U5的12脚，所述485收发器U7的2脚和3脚通过所述电阻R6连接所述光耦U5的14脚，所述485收发器U7的4脚通过所述电阻R5连接所述光耦U5的13脚，所述485收发器U7的8脚连接+5V电源，所述485收发器U7的7脚通过电容C22接地，所述485收发器U7的6脚通过电容C21接地，所述485收发器U7的6脚和7脚还分别作为输出端连接主控单元。
4.根据权利要求1所述的抗干扰电池管理系统，其特征在于：所述电压采样单元还包括非隔离供电单元，所述非隔离供电单元包括稳压器U4、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9和电容C17，二极管D2的阳极和三极管Q1的集电极分别连接电池正极，所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极分别连接数据处理单元，所述三极管Q1的发射极连接所述三极管Q2的发射极并通过电容C7接地，所述三极管Q2的集电极接地，所述二极管D2的阴极连接所述三极管Q1的发射极和二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接稳压器U4的1脚和3脚并分别通过电容C8、电容C2、电容C1和电容C17接地，所述稳压器U4的4脚通过电容C5接地，所述稳压器U4的5脚连接数据处理单元并分别通过电容C9、电容C3接地。
5.根据权利要求1所述的抗干扰电池管理系统，其特征在于：所述数据处理单元为单片机U6，型号为STC11F030F4。
6.根据权利要求1所述的抗干扰电池管理系统，其特征在于：还包括电量采集单元，所述电量采集单元包括分流器、AD转换模块、控制处理器、隔离模块和通信模块，分流器连接在电池供电回路中，所述AD转换模块的输入端采样连接在分流器两端，所述AD转换模块的输出端连接所述控制处理器，所述控制处理器的输出端连接所述隔离模块的输入端，所述隔离模块的输出端通过所述通信模块连接所述主控单元。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112114267A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-22 | 广州擎天实业有限公司 | 多串及变串数电池下电参数检测方法 |
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- 2019-12-18 CN CN201922280617.4U patent/CN210724283U/zh active Active
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| CN112114267A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-22 | 广州擎天实业有限公司 | 多串及变串数电池下电参数检测方法 |
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