CN214590658U - 一种远程控制的锂电池组充放电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及锂电池领域，具体涉及一种远程控制的锂电池组充放电系统，包括依次连接的锂电池组、双向DC‑DC变换模块、直流稳压电源和辅助电源；还包括接入双向DC‑DC变换模块两端的电压电流采样模块，以及分别与双向DC‑DC变换模块、电流电压采样模块连接的系统控制模块。该充放电系统结构简单，设备稳定可控，成本低，MSP430F6638单片机与FPGA功耗低效率高，且能通过CH340蓝牙模块实现三种模式的转换，并在FPGA显示屏上实时显示电压、电流等系统运行情况。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池领域，特别涉及一种远程控制的锂电池组充放电系统。
背景技术
随着当下新能源技术的迅速发展，电池作为驱动人类社会运转所需电能的存储载体已成为新能源开发的重要环节。因此，对电池充电、放电以及结合电池与直流电源稳压供电等技术问题也显得尤为重要，如何能设计一种装置，不仅可以实现对电池的充电、放电，并克服电池供电电压不稳的问题结合直流稳压电源进行稳压输出直流电，则是当下我们十分关注的问题。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种以FPGA为控制核心，以单片机MSP430F6638为远程控制终端，采用同步双向Buck拓扑结构与PID控制技术实现的锂电池组充放电系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种远程控制的锂电池组充放电系统，包括依次连接的锂电池组、双向DC-DC变换模块、直流稳压电源和辅助电源；还包括接入双向DC-DC变换模块两端的电压电流采样模块，以及分别与双向DC-DC变换模块、电流电压采样模块连接的系统控制模块。
在上述远程控制的锂电池组充放电系统中，锂电池组包括5节18650型、容量为2000～3000mAh的锂离子电池串联，连接于双向DC-DC变换模块的一侧。
在上述远程控制的锂电池组充放电系统中，双向DC-DC变换模块使用Buck拓扑结构，其两端分别连接锂电池组与直流稳压电源，自锂电池组嵌入电路为Boost升压电路，自直流稳压电源嵌入电路为Buck降压电路。
在上述远程控制的锂电池组充放电系统中，电压电流采样模块为基于ADS8688芯片、INA282芯片和电阻阻值为30mΩ的康铜丝的电流电压采样电路，INA282芯片通过对偶电路检测串联入主电路中康铜丝的两侧电压，将电流值转换为电压值，该电压值与主电路中的电压经过分压处理的电压值通过ADS8688进行采样并将处理后数据输入系统控制模块。
在上述远程控制的锂电池组充放电系统中，辅助电源模块为基于LM5164芯片的12V、5V输出电路，通过直流稳压电源供电。
在上述远程控制的锂电池组充放电系统中，系统控制模块为基于MSP430F6638单片机与FPGA，通过辅助电源供电，用于系统模式的转换、对双向DC-DC变换模块的控制以及实现蓝牙远程控制系统三种模式的转换。
与现有技术相比，本实用新型结构简单，设备稳定可控，成本低，MSP430F6638单片机与FPGA功耗低效率高，且能通过CH340蓝牙模块实现三种模式的转换，并在FPGA显示屏上实时显示电压、电流等系统运行情况。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的功能结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例的系统软件框架图；
图3是本实用新型一个实施例的双向DC-DC变换模块电路图；
图4是本实用新型一个实施例的辅助电源模块电路图；
图5是本实用新型一个实施例的电流采样模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
本实施例是通过下述技术方案实现的，一种远程控制的锂电池组充放电系统，包含一个锂电池组、双向DC-DC变换模块、电压电流采样模块、辅助电源以及系统控制模块。
并且，锂电池组由5节18650型、容量为2000～3000mAh的锂离子电池串联组成，连接于双向DC-DC变换电路的一侧。
并且，双向DC-DC变换模块使用Buck拓扑结构其两端分别连接锂电池组与直流稳压电源，自锂电池组看入电路为Boost升压电路，自直流稳压电源看入电路为Buck降压电路。
并且，电压电流采样模块为基于ADS8688芯片、INA282芯片和电阻阻值为30mΩ的康铜丝的电流电压采样电路，INA282芯片通过对偶电路检测串联入主电路中康铜丝的两侧电压，将电流值转换为电压值，该电压值与主电路中的电压经过分压处理的电压值通过ADS8688进行采样并将处理后数据输入系统控制模块。其中仅测量双向DC-DC变换模块两端的电压以及通过双向DC-DC变换模块流入锂电池组的电流。
并且，辅助电源模块为基于LM5164芯片的12V、5V输出电路，通过直流稳压电源供电。
并且，系统控制模块基于MSP430F6638单片机与FPGA，通过辅助电源供电，完成系统模式的转换、对双向DC-DC变换模块的控制以及实现蓝牙远程控制系统三种模式的转换。
本实施例系统具有三个工作模式，第一模式为通过系统控制模块控制开关，使直流稳压电源输出电流经过DC-DC变换模块，同时通过辅助电源给系统控制模块供电，并通过系统控制模块控制DC-DC变换模块完成对锂电池组的恒流充电功能；第二模式为通过系统控制模块控制开关，使直流稳压电源停止给锂电池组供电，仅对系统控制模块供电，并通过系统控制模块控制DC-DC变换模块完成锂电池组对负载的反向放电功能；第三模式为通过系统控制模块控制开关，使直流稳压电源与锂电池组同时工作，通过系统控制模块控制DC-DC变换模块完成稳定负载电压为30V的稳压输出功能。
如图1所示，一种远程控制的锂电池组充放电系统，包括依次连接的锂电池组、双向DC-DC变换模块、直流稳压电源和辅助电源；还包括接入双向DC-DC变换模块两端的电压电流采样模块，以及分别与双向DC-DC变换模块、电流电压采样模块连接的系统控制模块。
如图2所示，系统中软件控制过程。通过选择模式，决定输出PWM波的功能，通过接受电压电流采样信息，对PWM波的占空比进行调整，再经由负反馈调节机制，完成不同模式下的充电、放电和自由充放电功能。
本实施例的双向DC-DC变换模块中，由Buck拓扑结构为主体的双向DC-DC变换模块直接连接锂电池组和直流稳压电源，如图3所示。当系统处于模式1时，直流稳压电源通过双向DC-DC变换模块经过Buck降压电路给锂电池组充电，通过位于锂电池组与双向DC-DC变换模块中对I1与U1的电流、电压检测，采样结果输入系统控制模块，通过软件的PID算法实现FPGA对双向DC-DC变换模块的PWM波控制，以达到充电电流I1在0～2A内步进可调，步进值不大于0.1A，电流控制精度不低于0.17％的功能。当系统处于模式2时，直流稳压电源与双向DC-DC变换模块断开，此时锂电池组可通过双向DC-DC变换模块经过Boost升压电路进行放电，通过检测U2，其电压检测结果输入系统控制模块，通过软件的PID算法实现FPGA对双向DC-DC变换模块的PWM波控制，以达到放电输出端U2的电压保持30V的功能。当系统处于模式3时，系统控制模块控制开关，使负载接入双向DC-DC变换模块与直流稳压电源之间，通过检测U2，系统自主决定锂电池组的充放电模式，以达到U2电压始终为30V不变。
本实施例系统控制模块中，通过选择不同模式，可以选择所有电流电压监测数据的有效信息，电流电压检测所得数据通过ADS8688芯片采样后可输入FPGA，通过PID算法对输出PWM波的占空比进行调整，实现不同模式下对电压和电流的控制。MSP430F6638单片机通过连接CH430蓝牙模块与另一连接有CH430蓝牙模块的MSP430F6638单片机可以实现对系统远程控制，实现三种模式的切换。
本实施例的辅助电源模块中如图4所示，以LM5164芯片为核心构建12V、5V输出电路可以对系统控制模块等器件供电。其供电来自直流稳压电源，当直流稳压电源输出电压小幅波动时辅助电源模块可以保持稳定的12V、5V电压输出。
本实施例电流电压采样模块中如图5所示，当电流经过康铜丝，其两端会产生微弱电压差，该电压差通过对偶电路输入INA282芯片后经过放大，通过ADS8688芯片采样后输入系统控制模块。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，包括依次连接的锂电池组、双向DC-DC变换模块、直流稳压电源和辅助电源；还包括接入双向DC-DC变换模块两端的电压电流采样模块，以及分别与双向DC-DC变换模块、电流电压采样模块连接的系统控制模块。
2.如权利要求1所述远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，锂电池组包括5节18650型、容量为2000～3000mAh的锂离子电池串联，连接于双向DC-DC变换模块的一侧。
3.如权利要求1所述远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，双向DC-DC变换模块使用Buck拓扑结构，其两端分别连接锂电池组与直流稳压电源，自锂电池组嵌入电路为Boost升压电路，自直流稳压电源嵌入电路为Buck降压电路。
4.如权利要求1所述远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，电压电流采样模块为基于ADS8688芯片、INA282芯片和电阻阻值为30mΩ的康铜丝的电流电压采样电路，INA282芯片通过对偶电路检测串联入主电路中康铜丝的两侧电压，将电流值转换为电压值，该电压值与主电路中的电压经过分压处理的电压值通过ADS8688进行采样并将处理后数据输入系统控制模块。
5.如权利要求1所述远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，辅助电源模块为基于LM5164芯片的12V、5V输出电路，通过直流稳压电源供电。
6.如权利要求1所述远程控制的锂电池组充放电系统，其特征是，系统控制模块为基于MSP430F6638单片机与FPGA，通过辅助电源供电，用于系统模式的转换、对双向DC-DC变换模块的控制以及实现蓝牙远程控制系统三种模式的转换。
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