CN217294313U - 一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，包括主控模块、锂电池管理模块、电源模块、无线通信模块与PC终端，所述锂电池管理模块包括用于检测锂电池温度信号的温敏电阻、检测锂电池电流信号的霍尔电流传感器、以及检测锂电池电压信号并进行被动均衡的均衡管理器模块。本实用新型通过设置基于LabVIEW的远程监控终端与锂电池管理系统之间的无线数据通信，在一定距离内实时监测电池组的物理状态，并及时调控电池组的荷电状态和健康状态，发生故障时，具有及时进行报警并保存故障信息等功能。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池监控领域，具体涉及一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统。
背景技术
BMS是连接动力电池组和电动汽车的重要纽带，其主要任务包括电池的状态采样、SOC估算、充放电控制、均衡处理和热管理等。国内在BMS的研究起步较晚，但在国家“十一五”规划和“863”计划的推动和其他政策扶持下，众多企业和高校也纷纷投入BMS的研究和生产中，截至目前已经研发出了一系列优秀的电池管理系统。
传统的锂离子电池管理系统一般只具有监测电池电压、温度、电流以及保护等简单功能，随着锂电池越来越多地应用于大功率设备，如电动汽车，对电池管理系统的要求越来越高，传统的锂电池监测系统已经不能满足使用的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，包括主控模块、锂电池管理模块、电源模块、无线通信模块与PC终端，所述锂电池管理模块包括用于检测锂电池温度信号的温敏电阻、检测锂电池电流信号的霍尔电流传感器、以及检测锂电池电压信号并进行被动均衡的均衡管理器模块，所述主控模块用于控制锂电池管理模块工作，并将锂电池管理模块的检测信号经处理后通过无线通信模块发送至PC终端，所述PC终端用于显示处理结果以及输入主控模块的控制指令。
作为本实用新型的进一步优化方案，所述主控模块由STM32F103微控制器构成。
作为本实用新型的进一步优化方案，所述均衡管理模块由LTC6804电池组管理器及其外围相关电路构成。
作为本实用新型的进一步优化方案，所述无线通信模块为nRF24L01无线模块。
作为本实用新型的进一步优化方案，所述均衡管理模块通过SPI与主控模块进行通信。
作为本实用新型的进一步优化方案，所述电源模块用于给锂电池管理模块和主控模块供电。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过设置基于LabVIEW的远程监控终端与锂电池管理系统之间的无线数据通信，在一定距离内实时监测电池组的物理状态，并及时调控电池组的荷电状态和健康状态，发生故障时，具有及时进行报警并保存故障信息等功能。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图。
图2是本实用新型的各模块通信方式示意图。
图3是本实用新型的LTC6804电池组管理器及其外围相关电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-3所示，一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，包括主控模块、锂电池管理模块、电源模块、无线通信模块与PC终端；
电源模块依靠12V稳压电源给主控模块和锂电池管理模块提供电源，电源模块的主要功能是对输入的直流电压进行降压转换，将输入的12V电压转换成3.3V或5V的电压，电源模块可以提高对输入电源的抗干扰性能以及电磁屏蔽等级，保证电源的稳定可靠，即使电源异常，对负载的损害较小，可采用隔离变压器实现电源前后级的隔离。
主控模块由STM32F103微控制器及其外围相关电路构成，STM32F103微控制器具有丰富的接口资源和灵活的开发自由度，如DMA通道、IIC接口和USB2.0接口等，STM32F103微控制器自带CAN控制器，具备主控制器与电池管理系统进行CAN通信的条件，而且芯片包含睡眠、停机和待机三种模式，具有功耗低、运行速度快的优点，STM32F103微控制器主要负责控制锂电池管理模块对锂电池数据的采集、简单的数据计算与处理、数据存储以及数据的传输。
在锂电池管理模块中，通过采集锂电池的温度、电流、电压信息数据，并与主控模块通过SPI进行通信，主控模块将所有的电池信息进行处理，然后通过无线通信模块将数据传送到PC终端来达到对多个电池组的数据监控和管理，并且可以通过PC终端修改报警温度和电压上下限，当电池发生故障时，通过均衡管理模块对电池进行均衡处理，并通过电脑终端发生报警信号，以使电池得到保护，其中，在电池进行充电过程中，当电池电压超过了设置的最大安全电压，通过控制LTC6804的引脚进行控制MOS管的栅极使源极和漏极导通，通过电阻对电池进行放电使电池电压达到平衡；在电池驱动负载进行放电过程中，也通过均衡管理模块可让所有电芯近乎具有相同电量，可选用LED均衡指示灯，可以直观的观察是否发生了均衡，其中，温敏电阻的型号为：NTC10K，霍尔电流传感器的信号为：JLK-88。
无线通信模块为nRF24L01无线模块，其工作在2.4GHz频率上，具有同时发送和接收数据的功能，通过该模块进行上位机与下位机间通讯，将电池组信息实时无线传输至上位机，操作相对简单，且在数据传输方面实现相对WiFi距离更远。
PC终端的监控系统基于LabVIEW环境而设计，表现出来的是程序的逻辑框图，相对方便，实时显示锂电池组相关信息，具有故障报警的功能，可通过曲线、柱状图形、数据表格三种形式来查取电池的电压和电池温度信息，这对电池的状态和寿命的研究提供了很大的方便，可以显示电池的电压走势曲线和温度走势曲线，可以通过数据表格显示和存储。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：包括主控模块、锂电池管理模块、电源模块、无线通信模块与PC终端，所述锂电池管理模块包括用于检测锂电池温度信号的温敏电阻、检测锂电池电流信号的霍尔电流传感器、以及检测锂电池电压信号并进行被动均衡的均衡管理器模块，所述主控模块用于控制锂电池管理模块工作，并将锂电池管理模块的检测信号经处理后通过无线通信模块发送至PC终端，所述PC终端用于显示处理结果以及输入主控模块的控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：所述主控模块由STM32F103微控制器构成。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：所述均衡管理模块由LTC6804电池组管理器及其外围相关电路构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：所述无线通信模块为nRF24L01无线模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：所述均衡管理模块通过SPI与主控模块进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的锂电池无线监控系统，其特征在于：所述电源模块用于给锂电池管理模块和主控模块供电。
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