CN213402472U - 电池充电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池充电管理系统，所述电池充电管理系统为充电机、电池远程充电提供监控及切换控制，该系统包括所述主控制模块、远程控制模块，所述主控制模块，主控制模块包括PLC、无线发送模块、电能表；所述远程控制模块，设置于电池处，远程控制模块包括无线接收模块、继电器组，无线接收模块用于控制继电器组开关；所述无线接收模块通过无线通信接口接收无线发送模块获取的PLC控制信号，并将信号转换以控制继电器组开关，实现对远程充电中的电池开关切换。该系统能通过读取充电电流及均衡口处电压对电池充电状况进行判断，由PLC和无线收发装置实现远程充电切换。

Description

电池充电管理系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及结合充电机配套使用的电池充电管理系统。

背景技术

锂电池在车载及无人机中的应用非常广泛，很多研究集中在充电电路和防过充设计中，形成了多种锂电池充电机产品。在应用领域，经常遇到需要对上百块电池进行充电的情况。如某公司经常外出进行植保飞行，每次所使用的锂电池多达200块，需要配套的充电机对锂电池进行现场充电重复使用，每块电池充电时长为3-4个小时，这导致现场充电时都需要人工在旁，一块锂电池充满后需手动切换到下一块锂电池。尽管有多台充电机，但完成所有锂电池的充电任务仍需耗费多个工人的整夜看顾，同时也难以避免锂电池充电后未及时断开造成的过充对其本身性能产生的影响。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对该充电机设计一款电池充电管理系统，该系统能通过读取充电电流及均衡口处电压对电池充电状况进行判断，由PLC和无线收发装置实现远程充电切换。

本发明提出的技术方案为：

电池充电管理系统，所述电池充电管理系统为充电机、电池远程充电提供监控及切换控制，该系统包括所述主控制模块、远程控制模块，其特征在于，所述主控制模块，设置于充电机处，主控制模块包括PLC、无线发送模块、电能表，电能表连接充电机将电池的电压电流信号通过串口通讯模块上传至PLC，PLC输出模块传递信号至无线发送模块；所述远程控制模块，设置于电池处，远程控制模块包括无线接收模块、继电器组，无线接收模块用于控制继电器组开关；所述无线接收模块通过无线通信接口接收无线发送模块获取的PLC控制信号，并将信号转换以控制继电器组开关，实现对远程充电中的电池开关切换。

本发明的特点：

1、通过读取充电电流及均衡口处电压对锂电池充电状况进行判断，由PLC和无线收发装置实现锂电池远程监控及自动充电切换。

2、充电数据将在GOT1000触摸屏上显示，同时数据可由以太网输模块上传至上位机，在手机云组态网站显示当前充电进程。

附图说明

图1为本发明的各个功能模块的系统框图；

图2为本发明的主控制模块系统结构图。

图3为本发明的远程控制模块电路系统结构图。

图4是本发明远程控制模块继电器组电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，

本发明电池充电管理系统，为充电机、电池之间远程充电提供监控及切换控制，充电电池采用锂电池，充电机的每一个充电口可进行3个锂电池的充电及切换。如图1所示，该系统包括主控制模块10、远程控制模块20、云组态模块30。主控制模块，设置于充电机处，主控制模块包括PLC、无线发送模块、电能表，电能表有2个，连接充电机将锂电池的电压电流信号通过串口通讯模块上传至PLC，PLC输出模块传递信号至无线发送模块。远程控制模块，设置于锂电池处，远程控制模块包括无线接收模块、继电器组，无线接收模块用于控制继电器组开关；无线接收模块通过无线通信接口接收无线发送模块获取的PLC控制信号，并将信号转换以控制继电器组开关，实现对远程充电中的锂电池开关切换。

上述各个部分的主要硬件器件选型如下：充电机型号极兆双路6S-20A，锂电池12000mAh(六块)。PLC型号为三菱的Q03UD，输出模块为QY10，串口模块为QJ71C24N，以太网模块为QJ71E71-100，电能表为RY-DUI51，无线发送模块、无线接收模块为ZKD-12I12SO，触摸屏为GOT1000，固态继电器ASH-40DD(6个)，继电器MY4N-J(7个)。

无线接收模块通过智能网关以太网、无线WIFI、无线LORA、无线NB-IOT、无线2G/3G/4G等通信接口接收无线发送模块获取的PLC控制信号，并将信号转换以控制继电器组开关，实现对远程充电中的锂电池开关切换。本项目中的远程数字量采用深圳某公司的基于无线LORA通讯接口的通信组网产品ZKD-12I12SO-LORA，该产品为晶体管隔离输入输出，采用SMA天线接头，采用无线LORA射频通信，频段为475MHZ。只需在程序中连接无线发送模块的PLC输出相应的Y口通断，就可控制与无线接收模块对应的继电器通断。

主控制模块系统结构图如图2所示，可实现远程充电切换控制信号的传递，充电数据读取、显示及云组态上传。

充电机的每一个充电口可进行3个锂电池的充电切换，因此输出模块QY10的输出端Y0～Y3控制无线发送装置的输入端X1～X3，传输的控制信号以控制远程模块中固态继电器和普通继电器的切换。由于锂电池在充电状态下主回路电流比较大，我们采用固态继电器实现充电切换，再通过分流器进行大电流数据的读取。

本实施例中电能表采用：单相组合表1进行锂电池两端电压和充电均衡口处电流的读取，单相组合表2并联分流器进行充电机口两端电压和充电电流的读取。两块表的458口并联接至QJ71C24N。

远程控制模块电路系统结构图如图3所示，可实现根据主控制模块获取的切换信号进行锂电池的充电切换功能。如图4，充电机可同时对6个锂电池进行充电，继电器组数量与锂电池数量对应，每组继电器组包括固态继电器、普通继电器，分别控制充电口、均衡口开关。

判断电池连接、电池损坏、电池是否充满均由测量的充电机和锂电池电压电流条件来判断。本项目的重点也在于判断何时进行锂电池的切换，即锂电池充满的条件。经过多次实验，得到锂电池充电的电压/电流曲线，我们将充电结束条件选为充电电流I<0.1A，在充电过程后检测到充电电流满足此条件就进行锂电池的切换。

设单相组合表1读入的锂电池两端电压为V1，充电均衡口电流为I1，单相组合表2读入的充电口两端电压为V2，充电电流为I2。则充电切换中的各个条件分别为：

判断电池是否连接：I2>0A。若充电电流大于0则认为电池已连接。

判断电池是否损坏：V2>V1&&I2>0A&&V1>16.5V。当满足以上三个条件则认为电池完好，可以进行充电。由于1块锂电池由6块电池串联起来，每一块电池最少放电不小于2.75V，因此我们将阈值设为2.75V*6＝16.5V，电池是否充满：在满足有充电过程的前提下，当I2<0.1A，则认为一块锂电池充电完成。

Claims (7)

1.电池充电管理系统，所述电池充电管理系统为充电机、电池之间远程充电提供监控及切换控制，该系统包括主控制模块、远程控制模块，其特征在于，

所述主控制模块，设置于充电机处，主控制模块包括PLC、无线发送模块、电能表，电能表连接充电机将电池的电压电流信号通过串口通讯模块上传至PLC，PLC输出模块传递信号至无线发送模块；

所述远程控制模块，设置于电池处，远程控制模块包括无线接收模块、继电器组，无线接收模块用于控制继电器组开关；所述无线接收模块通过无线通信接口接收无线发送模块获取的PLC控制信号，并将信号转换以控制继电器组开关，实现对远程充电中的电池开关切换。

2.根据权利要求1所述的电池充电管理系统，其特征在于，充电电池为镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂电池任一一种。

3.根据权利要求1所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述主控制模块还连接以太网模块，并通过以太网模块将电池充电数据传至上位机。

4.根据权利要求3所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述上位机为云服务器，云服务器连接云组态平台，智能终端通过网络从云组态平台获取电池充电数据。

5.根据权利要求1所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述主控制模块还连接触摸屏，电池充电数据由触摸屏显示；触摸屏型号为GOT1000。

6.根据权利要求1所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述电池与充电机之间串接分流器，电能表并联分流器进行大电流数据的读取。

7.根据权利要求1所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述继电器组数量与电池数量对应，每组继电器组包括固态继电器、普通继电器，分别控制充电口、均衡口开关。

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