CN218300988U - 一种锂电池电源远程管理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种锂电池电源远程管理系统，系统包括：主控电路、充电切换电路、电源冗余电路，远程控制电路；电源冗余电路包括主锂电池和副锂电池；充电切换电路用于向电源冗余电路中的主锂电池和副锂电池充电；主控电路用于控制电源冗余电路进行主、副锂电池的供电切换，控制充电切换电路进行主锂电池和副锂电池的充电切换，监控系统工作状态，数据处理和对外数据交互，以及用于对电源的分配管理。本申请通过设置的充电切换电路与电源冗余电路实现锂电池的充电切换和供电切换管理，通过远程控制电路能够实现远程管理系统的远程控制，便于工作人员远程进行电源系统的控制，避免锂电池组件出现过充和过放的现象，降低锂电池容量损失。
Description
技术领域
本申请属于工业控制电源领域，特别涉及一种锂电池电源远程管理系统。
背景技术
现有的电源管理系统多采用锂电池串并联的形式，而由于锂电池的制造工艺，各锂电池之间会存在不一致性，这种不一致性会导致锂电池组出现过充或过放，造成锂电池容量的损失，影响其使用寿命；同时，锂电池的工作环境存在差异，当锂电池的工作环境为人烟稀少地区时，人工维护成本较大。
因此，需要提供一种可以进行远程控制锂电池充电切换和供电切换的锂电池电源远程管理系统。
实用新型内容
基于上述问题，本申请提供一种锂电池电源远程管理系统，目的是解决锂电池组出现过充或过放，造成锂电池容量损失的问题，能够实现锂电池的充电切换和供电切换，以及能够实现系统的远程控制。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
本申请提供一种锂电池电源远程管理系统，包括：主控电路、充电切换电路、电源冗余电路、远程控制电路；
所述电源冗余电路包括主锂电池和副锂电池；所述充电切换电路用于向所述电源冗余电路中的所述主锂电池和所述副锂电池充电；
所述充电切换电路和所述电源冗余电路与所述主控电路连接；
所述主控电路用于控制所述电源冗余电路进行所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换，以及用于控制所述充电切换电路进行主锂电池和所述副锂电池的充电切换；
所述远程控制电路连接所述主控电路，所述远程控制电路采用远程通讯模块，利用基站实现与所述主控电路远程通讯，实现远程对所述系统的控制及资产管理。
需要说明的是，所述远程控制电路采用远程通讯模块，利用基站实现与主控电路远程通讯，进一步的控制充电切换电路、电源冗余电路和电源分配电路，实现远程对锂电池电源系统的管理。
在一种可能的实现方式中，所述充电切换电路采用双向磁保持继电器。
在一种可能的实现方式中，所述电源冗余电路包括：理想二极管控制器和N 沟道MOSFET场效应管；
所述理想二极管控制器和所述N沟道MOSFET共同用于实现所述主锂电池和所述副锂电池的电源冗余。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：电压检测电路；
所述电压检测电路的输入端连接所述电源冗余电路，所述电压检测电路的输出端连接所述主控电路；
所述电压检测电路用于检测所述主锂电池和所述副锂电池的供电电压，以及，将所述供电电压经信号处理后输出至所述主控电路；
所述主控电路根据接收电压检测后的电压信号控制所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：电源转换电路；
所述电源冗余电路通过所述电源转换电路与所述主控电路连接；所述电源转换电路用于提供系统所需的电压；
所述电源转换电路包括：型号为XL4013的芯片、型号为XL1509的芯片和型号为REG1117-3.3的芯片；其中，所述型号为XL4013的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为12V为系统供电；所述型号为XL1509的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为5V为系统供电；所述型号为 REG1117-3.3的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从5V转为3.3V为系统供电。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：电源分配电路、电流检测电路和外部设备；
所述电源分配电路的输入端连接所述主控电路，所述电源分配电路的输出端连接所述外部设备，所述电流检测电路的输出端连接所述主控电路；
所述电源分配电路用于为所述外部设备提供所需电源，所述电流检测电路用于检测所述外部设备的工作电流，以及将检测的工作电流经电路采集后输出至所述主控电路。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：隔离电路和通讯电路；
所述通讯电路通过所述隔离电路与所述主控电路连接，所述隔离电路和所述主控电路数据双向传输，所述通讯电路和所述隔离电路数据双向传输；
所述通讯电路用于使所述主控电路与外部设备进行通讯；
所述隔离电路用于抑制系统噪声以及保护所述主控电路。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：温度采集电路；
所述温度采集电路的输出端连接所述主控电路，所述温度采集电路用于实时采集系统工作温度。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：辅助电源电路；
所述辅助电源电路与所述主控电路和所述远程控制电路连接；
所述辅助电源电路采用备份电源管理器，用于在所述主锂电池和所述副锂电池不可用时，为所述主控电路及所述远程控制电路提供电源。
与现有技术相比，本申请提供的一种锂电池电源远程管理系统具有以下优点：
(1)在进行锂电池电源远程管理系统时，通过主控电路输出高低电平控制充电切换电路中设置的双向磁保持继电器进行正向或反向信号传输来驱动实现主锂电池、副锂电池的充电切换；
(2)电源冗余电路采用两个理想二极管控制器实现主、副电池供电切换，当主、副锂电池电量充足时，主控电路选择主锂电池供电，当主锂电池电压低于额定值时，主控制器通过控制理想二极管控制器，将供电电源无间隙切换至副锂电池供电，同时控制充电切换电路为主锂电池充电，同理，当副锂电池电压不足额定值时，为相同的控制逻辑。
该电路还采用两个N沟道MOSFET反向串联，其续流二极管指向相反方向，当理想二极管控制器关断时，输入端MOSFET的续流二极管阻断正向电流，输出端MOSFET的续流二极管阻断反向电流，实现正反向电流的阻断，防止电流倒灌，保护电路。
本申请通过设置的充电切换电路与电源冗余电路实现锂电池的充电切换和供电切换，通过远程控制电路能够实现锂电池电源管理系统的远程控制，便于工作人员远程进行电源系统的控制，避免锂电池组件出现过充和过放的现象，降低锂电池容量损失。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
图1是本申请实施例提供的一种锂电池电源远程管理系统的原理示意图。
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做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。
本申请提供一种锂电池电源远程管理系统，所述系统包括：主控电路、充电切换电路、电源冗余电路、远程控制电路；
所述电源冗余电路包括主锂电池和副锂电池；所述充电切换电路用于向所述电源冗余电路中的所述主锂电池和所述副锂电池充电；
所述充电切换电路和所述电源冗余电路与所述主控电路连接；
所述主控电路用于控制所述电源冗余电路进行所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换，以及用于控制所述充电切换电路进行主锂电池和所述副锂电池的充电切换；
所述远程控制电路连接所述主控电路，所述远程控制电路采用远程通讯模块，利用基站实现与所述主控电路远程通讯，实现远程对所述系统的控制及资产管理。
需要说明的是，所述远程控制电路采用远程通讯模块，利用基站实现与主控电路远程通讯，进一步的控制充电切换电路、电源冗余电路和电源分配电路，实现远程对锂电池电源系统的管理。
在本申请实施例中，所述远程控制电路采用4G-LTE模块实现系统的远程控制及资产管理。
在一种示例中，所述充电切换电路采用双向磁保持继电器驱动芯片。
在一种示例中，所述电源冗余电路包括：理想二极管控制器和N沟道 MOSFET；
所述理想二极管控制器和所述N沟道MOSFET共同用于实现所述主锂电池和所述副锂电池的电源冗余。
在本申请实施例中，所述理想二极管控制器的型号可以为LTC4359，所述N 沟道MOSFET的型号为TPCA8051-H。
在一种示例中，所述系统还包括：电压检测电路；
所述电压检测电路的输入端连接所述电源冗余电路，所述电压检测电路的输出端连接所述主控电路；
所述电压检测电路用于检测所述主锂电池和所述副锂电池的供电电压，以及，将所述供电电压经信号处理后输出至所述主控电路；
所述主控电路根据接收电压检测后的电压信号控制所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换。
在本申请实施例中，所述电压检测电路采用的是分压电路与型号为 AD8656ARMZ的运算放大器。
在一种示例中，所述系统还包括：电源转换电路；
所述电源冗余电路通过所述电源转换电路与所述主控电路连接；所述电源转换电路用于提供系统所需的电压；
所述电源转换电路包括：型号为XL4013的芯片、型号为XL1509的芯片和型号为REG1117-3.3的芯片；其中，所述型号为XL4013的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为12V为系统供电；所述型号为XL1509的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为5V为系统供电；所述型号为REG1117-3.3的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从5V转为3.3V为系统供电。
在一种示例中，所述系统还包括：电源分配电路、电流检测电路和外部设备；
所述电源分配电路的输入端连接所述主控电路，所述电源分配电路的输出端连接所述所述外部设备，所述电流检测电路的输出端连接所述主控电路；
所述电源分配电路用于为所述外部设备提供所需电源，所述电流检测电路用于检测所述外部设备的工作电流，以及将检测的工作电流经电路采集后输出至所述主控电路。
在本申请实施例中，所述外部设备可以为电机、控制云台。
在本申请实施例中，所述电源分配电路通过主控电路控制三极管的通断，经光电耦合器TLP127驱动MOSFET实现电源输出控制。
在本申请实施例中，所述电流检测电路采用电流检测芯片ACS712-20采集电流，通过主控电路控制云台及电机所需电源的输出。
在一种示例中，所述系统还包括：隔离电路和通讯电路；
所述通讯电路通过所述隔离电路与所述主控电路连接，所述通讯电路和所述隔离电路双向连接，所述通讯电路和所述隔离电路双向连接；
所述通讯电路用于使所述主控电路与外部设备进行通讯；
所述隔离电路用于抑制系统噪声以及保护所述主控电路。
在本申请实施例中，通讯电路采用MAX3485实现主控电路与外部设备通讯。
在本申请实施例中，所述隔离电路采用型号为ADUM1201ARZ的双通道数字隔离器实现主控电路与RS485通讯隔离；采用型号为TLP127的光电耦合器实现主控电路与输出电源隔离。通讯电路经隔离电路电气隔离后实现主控制器对外数据交互。
在一种示例中，所述系统还包括：温度采集电路；
所述温度采集电路的输出端连接所述主控电路，所述温度采集电路用于实时采集系统工作温度。
在本申请实施例中，所述温度采集电路通过测量NTC热敏电阻的电阻值，经运算放大器TLV9002IDR送入主控电路，达到检测和控制温度的目的。
在一种示例中，所述系统还包括：辅助电源电路；
所述辅助电源电路与所述主控电路和所述远程控制电路连接；
所述辅助电源电路采用备份电源管理器，用于在所述主锂电池和所述副锂电池不可用时，为所述主控电路及所述远程控制电路提供电源。
在本申请实施例中，所述主控电路用于接收信号、输出信号以及与外部设备通讯。
在本申请实施例中，所述主控电路采用型号为STM32F103RBT6的单片机实现主锂电池和副锂电池的供电切换、电源输出控制、过温保护、过流保护以及与外部设备通讯。
在本申请实施例中，所述备份电源管理器的型号可以为LTC4040，所述辅助电源在锂电池不可用时，为主控电路及远程控制电路提供电源。
本申请实施例提供的一种锂电池电源远程管理系统，采用主、副锂电池供电，通过理想二极管控制器实现主、副电池电源冗余，当主、副电池电量充足时，主控电路选择主电池供电，当主电池电压低于额定值时，主控制器通过控制理想二极管控制器，将供电电源无间隙切换至副电池供电，同时控制充电切换电路为主电池充电，同理，当副电池电压不足额定值时，为相同的控制逻辑；采用电源转换电路输出外设所需电压，主控电路通过控制电源分配电路实现外设电压的输出控制，电流采集电路实时采集外设电源的实时电流，温度采集电路实时采集电路系统工作温度；当遇上锂电池无法为系统供电时，辅助电源电路为远程控制电路和主控电路提供备用电源，保证主控电路不间断工作，可以通过远程控制电路实时控制主控系统，实现对锂电池电源系统远程控制及资产管理；通讯电路经隔离电路电气隔离后实现主控制器对外数据交互。
与现有技术相比，本申请提供的一种锂电池电源远程管理系统具有以下优点：
(1)在进行锂电池电源管理系统时，通过主控电路输出高低电平控制充电切换电路中设置的双向磁保持继电器进行正向或反向信号传输来驱动实现主锂电池、副锂电池的充电切换；
(2)电源冗余电路采用两个理想二极管控制器实现主、副锂电池供电切换，当主、副锂电池电量充足时，主控电路选择主锂电池供电，当主锂电池电压低于额定值时，主控制器通过控制理想二极管控制器，将供电电源无间隙切换至副锂电池供电，同时控制充电切换电路为主锂电池充电，同理，当副锂电池电压不足额定值时，为相同的控制逻辑。
该电路还采用两个N沟道MOSFET反向串联，其续流二极管指向相反方向，当理想二极管控制器关断时，输入端MOSFET的续流二极管阻断正向电流，输出端MOSFET的续流二极管阻断反向电流，实现正反向电流的阻断，防止电流倒灌，保护电路。
本申请通过设置的充电切换电路与电源冗余电路实现锂电池的充电切换和供电切换，通过远程控制电路能够实现锂电池电源管理系统的远程控制，便于工作人员远程进行电源系统的控制，避免锂电池组件出现过充和过放的现象，降低锂电池容量损失。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统包括：主控电路、充电切换电路、电源冗余电路、远程控制电路；
所述电源冗余电路包括主锂电池和副锂电池；所述充电切换电路用于向所述电源冗余电路中的所述主锂电池和所述副锂电池充电；
所述主控电路用于控制所述电源冗余电路进行所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换，以及，用于控制所述充电切换电路进行所述主锂电池和所述副锂电池的充电切换；
所述远程控制电路连接所述主控电路，所述远程控制电路采用远程通讯模块，利用基站实现与所述主控电路远程通讯，实现远程对所述系统的控制及资产管理。
2.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述充电切换电路采用双向磁保持继电器。
3.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述电源冗余电路包括：理想二极管控制器和N沟道MOSFET场效应管；
所述理想二极管控制器和所述N沟道MOSFET场效应管共同用于实现所述主锂电池和所述副锂电池的电源冗余。
4.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：电压检测电路；
所述电压检测电路的输入端连接所述电源冗余电路，所述电压检测电路和的输出端连接所述主控电路；
所述电压检测电路用于检测所述主锂电池和所述副锂电池的供电电压，以及，将所述供电电压经信号处理后输出至所述主控电路；
所述主控电路根据接收电压检测后的电压信号控制所述主锂电池和所述副锂电池的供电切换。
5.根据权利要求4所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：电源转换电路；
所述电源冗余电路通过所述电源转换电路与所述主控电路连接；所述电源转换电路用于提供系统所需的电压；
所述电源转换电路包括：型号为XL4013的芯片、型号为XL1509的芯片和型号为REG1117-3.3的芯片；其中，所述型号为XL4013的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为12V为系统供电；所述型号为XL1509的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从24V转为5V为系统供电；所述型号为REG1117-3.3的芯片用于将所述电源冗余电路输出的电压从5V转为3.3V为系统供电。
6.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：电源分配电路、电流检测电路和外部设备；
所述电源分配电路用于控制所述外部设备提供所需电源，所述电流检测电路用于检测所述外部设备的工作电流，以及将检测的工作电流经电路采集后输出至所述主控电路。
7.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：隔离电路和通讯电路；
所述通讯电路通过所述隔离电路与所述主控电路连接，所述通讯电路和所述隔离电路双向连接，所述通讯电路和所述隔离电路双向连接；
所述通讯电路用于使所述主控电路与外部设备进行通讯；
所述隔离电路用于抑制系统噪声以及保护所述主控电路。
8.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：温度采集电路；
所述温度采集电路的输出端连接所述主控电路，所述温度采集电路用于实时采集系统工作温度。
9.根据权利要求1所述一种锂电池电源远程管理系统，其特征在于，所述系统还包括：辅助电源电路；
所述辅助电源电路与所述主控电路和所述远程控制电路连接；
所述辅助电源电路采用备份电源管理器，用于在所述主锂电池和所述副锂电池不可用时，为所述主控电路及所述远程控制电路提供电源。
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Denomination of utility model: A Remote Management System for Lithium Battery Power Supply Effective date of registration: 20230309 Granted publication date: 20230113 Pledgee: Shaanxi Qin Nong rural commercial bank Limited by Share Ltd. Lintong branch Pledgor: Xi'an pinecone Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023610000160 |
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Granted publication date: 20230113 Pledgee: Shaanxi Qin Nong rural commercial bank Limited by Share Ltd. Lintong branch Pledgor: Xi'an pinecone Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023610000160 |
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Denomination of utility model: A Remote Management System for Lithium Battery Power Supply Granted publication date: 20230113 Pledgee: Shaanxi Qin Nong rural commercial bank Limited by Share Ltd. Lintong branch Pledgor: Xi'an pinecone Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024610000042 |