CN217656458U - 一种微型多节蓄电池管理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂电池组电源管理应用技术领域，且公开了一种微型多节蓄电池管理模块，包括RS485通信单元、MCU控制单元、容量统计单元和电池均衡单元；所述RS485通信单元双向信号连接有用于存储电池管理程序MCU控制单元，所述MCU控制单元双向信号连接有容量统计单元，所述MCU控制单元还双向信号连接有用于对每个串联电池组进行电压测量并根据电池组间的电压差异进行电量均衡操作的电池均衡模块。该微型多节蓄电池管理模块对电池组的多个参数进行管理，包括总体电压，充电/放电电流，电芯单体电压等，可对充放电容量进行统计，对电芯单体进行容量均衡，并具备通讯接口，可直观进行电池组电源管理。

Description

一种微型多节蓄电池管理模块

技术领域

本实用新型涉及锂电池组电源管理应用技术领域，具体为一种微型多节蓄电池管理模块。

背景技术

在使用锂电池组供电的便携式设备工作场景中，多组串联的锂电池组为节省设备的体积占用一般不具备电池组管理功能，或者只具备简单的均衡功能而不具备通讯接口，电池组装配灌封成一个整体模组，在使用多个充放电循环后，电池组的状态包括单体电压和容量等一般没法获取，对电池组的质量监控也变得困难。鉴于此，我们提出一种具备通讯功能的微型多节蓄电池管理模块，旨在对电池组进行均衡和状态管理，并能够通过通讯接口将电池组状态输出至控制面板，操作人员可直观的进行电池组质量状态监控。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种微型多节蓄电池管理模块，解决了上述背景提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种微型多节蓄电池管理模块，包括RS485通信单元、MCU控制单元、容量统计单元和电池均衡单元；

所述RS485通信单元双向信号连接有用于存储电池管理程序MCU控制单元，所述MCU控制单元双向信号连接有容量统计单元，所述MCU控制单元还双向信号连接有用于对每个串联电池组进行电压测量并根据电池组间的电压差异进行电量均衡操作的电池均衡模块；MCU控制单元作为模块的核心单元，通过IIC接口与容量统计单元和电池均衡模块交互数据，并通过RS485接口上传电池组参数状态，电池均衡模块可对24V(7串连)锂电池进行容量均衡，可选择主动均衡或被动均衡模式，电芯最大均衡电流100mA。

优选的，所述容量统计单元和电池均衡模块均分别信号连接有锂电池组；容量统计单元可对蓄电池组电压、电流进行测量，并对蓄电池组的充电/放电容量进行累计。

优选的，所述RS485通信单元双向信号连接有用于与MCU控制单元进行数据交互的操作面板。RS485通讯单元用于MCU控制单元与控制面板进行数据交互，进行电压、电流、容量等电池组参数的上传操作。

优选的，所述容量统计单元以LTC2944作为计量元件，采用5mΩ取样电阻，在1％精度保证范围内的电流测量范围为±10A，电量统计范围为200AH。

优选的，所述电池均衡模块为BQ76952均衡控制芯片，具备电池间容量均衡功能，可配置主动或被动均衡模式，具备充电/放电电子开关控制功能。

本实用新型提供了一种微型多节蓄电池管理模块。该一种微型多节蓄电池管理模块具备以下有益效果：

该微型多节蓄电池管理模块对电池组的多个参数进行管理，包括总体电压，充电/放电电流，电芯单体电压等，可对充放电容量进行统计，对电芯单体进行容量均衡，并具备通讯接口，可直观进行电池组电源管理。

附图说明

图1是一种微型多节蓄电池管理模块的结构示意图；

图2是一种微型多节蓄电池管理模块的MCU控制单元电路图；

图3是一种微型多节蓄电池管理模块的RS485通信单元电路图；

图4是一种微型多节蓄电池管理模块的容量统计单元电路图；

图5是一种微型多节蓄电池管理模块的电池均衡单元电路图。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种微型多节蓄电池管理模块，包括RS485通信单元、MCU控制单元、容量统计单元和电池均衡单元；

所述RS485通信单元双向信号连接有用于存储电池管理程序MCU控制单元，RS485通信单元用于MCU控制单元与控制面板进行数据交互，进行工作电压、电流、剩余容量读取和均衡设置等操作；RS485通信单元主要由总线电平转换器件U1-MAX3485ESA、终端匹配电阻R39和瞬态浪涌抑制二极管D1/D2/D3 等组成，(图3为其电路图)，用将MCU控制单元的USART1的Tx/Rx信号转换为符合RS485协议标准的差分信号，并能够有效过滤总线上大于5V的浪涌干扰信号，保护通信单元不被较大的干扰电压损坏，增强通信接口工作的稳定性，MCU控制单元用于存储电池管理程序，通过一路IIC接口与容量统计单元连接读取电池当前电压、充电/放电电流、容量信息，通过二路IIC接口与电池均衡模块连接读取各个串接电池组的电压信息，并根据设定进行主动或被动均衡操作，模块的运行参数信息可通过RS485通信单元接收与外部控制面板进行交互；MCU控制单元主要由GD32F103C8T6单片机U2、有源8M时钟晶振U3、启动选择电阻R1/R10和程序下载接口SWD1组成，(图2为其电路图)，； MCU控制单元通过USART1接口连接RS485通信单元，通过模拟IIC接口1连接容量统计单元，通过模拟IIC接口2连接电池均衡模块，所述MCU控制单元双向信号连接有容量统计单元，容量统计单元主要由电量计芯片U5、取样电阻Rsense1和外围电阻电容R19/R20/R21/C8组成，(图4为其电路图)，用于对电池组电压进行检测和充电/放电电流容量统计；电量计芯片选用LTC2944，具备电池组正端电压和充电/放电电流测量，其传感电压输入范围为±50mV,电量参数可通过芯片的IIC接口与MCU进行交互；取样电阻Rsense 采用电流检测专用的合金电阻，阻值为5mΩ，功率为1W；外围电阻电容包括用于IIC接口的上拉电阻和电源稳压电容。该单元设计充放电电流最大±10A，电池容量计量范围最大为200AH，所述MCU控制单元还双向信号连接有用于对每个串联电池组进行电压测量并根据电池组间的电压差异进行电量均衡操作的电池均衡模块，电池均衡模块单元主要由均衡控制芯片、均衡电阻网络、电池组充/放电电子开关和外围电路组成，(图5为其电路图)，用于对每个串联电池组进行电压测量并根据电池组间的电压差异进行电量均衡操作；均衡控制芯片采用BQ76952，外围电路采用典型连接方法使其能够正常工作运行；均衡电阻网络采用20Ω/1W的2512封装电阻(R24/R26/R27/R29/R30/R31/R33/R34)，串联接在电池组合均衡控制芯片的 VCn引脚之间，主要作用是在电池均衡操作中设定均衡电流；电池组充/放电电子开关主要由MOS管Q1/Q2和配套的驱动控制电路组成，用于外部充电器对电池组的充电开关控制和电池组对外供电的放电开关控制；

所述容量统计单元和电池均衡模块均分别信号连接有锂电池组；

所述RS485通信单元双向信号连接有用于与MCU控制单元进行数据交互的操作面板，RS485通讯单元用于MCU控制单元与控制面板进行数据交互，进行电压、电流、容量等电池组参数的上传操作。

所述容量统计单元以LTC2944作为计量元件，采用5mΩ取样电阻，在1％精度保证范围内的电流测量范围为±10A，电量统计范围为200AH。

所述电池均衡模块为BQ76952均衡控制芯片，具备电池间容量均衡功能，可配置主动或被动均衡模式，具备充电/放电电子开关控制功能。

该微型多节蓄电池管理模块对电池组的多个参数进行管理，包括总体电压，充电/放电电流，电芯单体电压等，可对充放电容量进行统计，对电芯单体进行容量均衡，并具备通讯接口，可直观进行电池组电源管理。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (5)

1.一种微型多节蓄电池管理模块，其特征在于，包括RS485通信单元、MCU控制单元、容量统计单元和电池均衡单元；

所述RS485通信单元双向信号连接有用于存储电池管理程序MCU控制单元，所述MCU控制单元双向信号连接有容量统计单元，所述MCU控制单元还双向信号连接有用于对每个串联电池组进行电压测量并根据电池组间的电压差异进行电量均衡操作的电池均衡模块。

2.根据权利要求1所述的一种微型多节蓄电池管理模块，其特征在于：所述容量统计单元和电池均衡模块均分别信号连接有锂电池组。

3.根据权利要求1所述的一种微型多节蓄电池管理模块，其特征在于：所述RS485通信单元双向信号连接有用于与MCU控制单元进行数据交互的操作面板。

4.根据权利要求1所述的一种微型多节蓄电池管理模块，其特征在于：所述容量统计单元以LTC2944作为计量元件。

5.根据权利要求1所述的一种微型多节蓄电池管理模块，其特征在于：所述电池均衡模块为BQ76952均衡控制芯片。

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