专利名称:一种电池soc管理系统的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电池SOC管理系统的控制系统，包括电池管理模块的输出端分别连接均衡模块的输入端及温度采样模块的输入端，电池管理模块输入端连接电池组的正负极，电池管理模块的输入端连接MCU模块的输出端，MCU模块的输出端分别连接MOSFET控制模块的输入端及RS485接口模块的输入端，MOSFET控制模块的输出端连接电池管理模块的输入端，MCU模块的输入端分别连接温度采样模块的输出端及电流测量模块的输出端，电流测量模块的输入端连接电池组的负极，电源模块分别电性连接电池管理模块、均衡模块、电流测量模块、MOSFET控制模块、RS485接口模块、MCU模块及温度采样模块。本系统测量的精确度高。
【专利说明】一种电池SOC管理系统的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于数字电子领域，尤其涉及一种电池SOC管理系统的控制系统。
【背景技术】
[0002]磷酸铁锂电池(LiFePCM)具有体积小、重量轻、能量密度高、密封好、无泄露、无记忆效应、放电性能高、自放电率低、充电迅速、循环寿命长、工作环境温度范围宽、节能和绿色环保等特点，特别适合高压大电流且负载波动剧烈的动力应用场合。
[0003]虽然磷酸铁锂电池在短路、过充、挤压、针刺等苛刻的使用条件下仍然是安全的，但是会对电池的循环寿命造成极大影响。磷酸铁锂电池生产工艺比较复杂，单体电池的一致性差异会比密封阀控铅酸电池大，这就造成电池组在充电后期个别单体电池的电压迅速上升，从而造成磷酸铁锂电池组寿命减短或者损坏的现象，为了避免以上现象的发生就需要用电池管理系统保障电池的安全可靠。
[0004]电池管理系统(Battery Management System，即BMS)，是电池保护和管理的核心组成部分，不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的性能和延长使用寿命，管理系统在高压直流电源和电池之间、电池与负载之间起到一个桥梁作用，所以电池管理系统的安全管理模式对电池的安全性至关重要。电池管理系统主要包括数据采集单元、电池SOC (荷电状态，State of Charge)估算单元、控制单元、均衡单元和通讯单元，这其中SOC估算单元又是该管理系统的关键。
[0005]磷酸铁锂电池在使用过程中，精确测定电池的SOC对合理使用磷酸铁锂电池、延长使用寿命具有关键作用。传统测定SOC的方法通常有开路电压法、电流积分法、人工神经网络、卡尔曼滤波算法等，但实际上影响SOC的因素非常复杂，比如使用温度、充放电倍率、循环次数、内阻变化、自放电等因素都对SOC有一定的影响，传统方法往往仅仅考虑电压和电流积分这两个参数，这必然会对于SOC的测定精度带来一定的影响，尤其在集装箱轮胎式龙门起重机等高压大电流工作状态下，这种影响有时会非常显著。现有的控制电路复杂，测量精度低的缺陷。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种电池SOC管理系统的控制系统，旨在解决上述的技术问题。
[0007]本实用新型是这样实现的，一种电池SOC管理系统的控制系统，该控制系统包括电池管理模块、均衡模块、电流测量模块、MOSFET控制模块、RS485接口模块、MCU模块、温度采样模块、电池组及电源模块，所述电池管理模块的输出端分别连接所述均衡模块的输入端及所述温度采样模块的输入端，所述电池管理模块输入端连接所述电池组的正负极，所述电池管理模块的输入端连接所述MCU模块的输出端，所述MCU模块的输出端分别连接所述MOSFET控制模块的输入端及RS485接口模块，所述MOSFET控制模块的输出端连接所述电池管理模块的输入端，所述MCU模块的输入端分别连接所述温度采样模块的输出端及电流测量模块的输出端，所述电流测量模块的输入端连接所述电池组的负极，所述电源模块分别电性连接所述电池管理模块、均衡模块、电流测量模块、MOSFET控制模块、RS485接口模块、MCU模块及温度采样模块。
[0008]本实用新型的进一步技术方案是:所述电池管理模块包括电池处理芯片U2，所述电池处理芯片U2的第16脚连接电容C35的一端，所述电池处理芯片U2的第17脚分别连接电容C31的一端及电容C18的一端，所述电池处理芯片U2的第18脚分别连接电容C32的一端及电容C19的一端，所述电池处理芯片U2的第19脚经电阻R75分别连接电阻R73的一端及电容C36的一端，所述电阻R73的另一端连接热敏电阻器NTCl的一端，所述电池处理芯片U2的第20脚连接所述电容C36的一端，所述电池处理芯片U2的第31脚经电阻R49分别连接电阻R32的一端及场效应管Q23的栅极，所述电阻R32的另一端连接所述场效应管Q23的源极，所述场效应管Q23的漏极经电阻R90连接发光二极管LEDl的负极，所述电池处理芯片U2的第32脚分别连接电容C33的一端及电容C20的一端，所述电池处理芯片U2的第38脚连接电阻R92的一端，所述电池处理芯片U2的第39脚连接电阻R93的一端，所述电池处理芯片U2的第40脚分别连接电阻R94的一端及电阻R42的一端，所述电池处理芯片U2的第41脚连接电阻R95的一端，所述电池处理芯片U2的第42脚分别连接电阻R96的一端及电阻R41的一端，所述电池处理芯片U2的第45脚分别连接电阻R58的一端及电阻R34的一端，所述电阻R34的另一端连接电阻R59的一端，所述电阻R59的另一端连接场效应管Q25的漏极，所述场效应管Q25的栅极分别连接电阻R57的一端及电阻R33的一端，所述电阻R58的另一端连接场效应管Q24的栅极，所述场效应管Q24的漏极经电阻R91连接发光二极管LED2的负极，所述电池处理芯片U2的第52脚电阻R60的一端，所述电池处理芯片U2的第53脚连接电阻R56的一端，所述电池处理芯片U2的第54脚分别连接电阻R55的一端及电容C40的一端，所述电池处理芯片U2的第55脚连接电阻R54的一端，所述电池处理芯片U2的第56脚分别连接电阻R53的一端及电容C39的一端，所述电池处理芯片U2的第57脚分别连接电阻R52的一端及电容C38的一端，所述电池处理芯片U2的第58脚连接电阻R51的一端，所述电池处理芯片U2的第59脚连接电阻R50的一端，所述电池处理芯片U2的第60脚经电阻R76分别连接电阻R74的一端及电容C37的一端，所述电阻R74的另一端连接热敏电阻器NTC2的一端，所述电池处理芯片U2的第64脚分别连接电容C21的一端及稳压二极管D13的负极。
[0009]本实用新型的进一步技术方案是:所述均衡模块包括接线端子J1，所述接线端子Jl的第I脚分别连接电阻R15的一端及电感L9的一端，所述电感L9的另一端分别连接电容Cll的一端、稳压二极管D6的负极、电阻R14的一端及电阻R48的一端，所述电阻R48的另一端连接电容C17的一端，所述电阻R14的另一端连接场效应管Q16的漏极，所述场效应管Q16的栅极分别连接电阻R31的一端、稳压二极管D12的负极及电阻R40的一端，所述接线端子Jl的第2脚连接电感L8的一端，所述电感L8的另一端分别连接电容Cll的另一端、稳压二极管D6的正极、场效应管Q16的源极、电阻R31的另一端、稳压二极管D12的正极、电阻R47的一端、电阻R13的一端、稳压二极管D5的一端及电容ClO的一端，所述电阻R47的另一端连接电容C16的一端，所述电阻R13的另一端连接场效应管Q15的漏极，所述场效应管Q15的栅极分别连接电阻R30的一端、稳压二极管Dll的负极及电阻R39的一端，所述接线端子Jl的第3脚分别连接所述电阻R15的另一端及电感L7的一端，所述电感L7的另一端分别连接电容ClO的另一端、稳压二极管D5的正极、场效应管Q15的源极、电阻R30的另一端、稳压二极管Dll的正极、电阻R46的一端、电阻R12的一端、稳压二极管D4的负极、电容C9的一端，所述电阻R46的另一端连接电容C15的一端，所述电阻R12的另一端连接场效应管Q14的漏极，所述场效应管Q14的栅极分别连接电阻R29的一端、稳压二极管DlO的负极及电阻R38的一端，所述接线端子Jl第4脚连接电感L6的一端，所述电感L6的另一端分别连接电容C9的另一端、稳压二极管D4的正极、场效应管Q14的源极、电阻R29的另一端、稳压二极管DlO的正极、电阻R45的一端、电阻Rll的一端、稳压二极管D3的负极及电容C8的一端，所述电阻R45的另一端连接电容C14的一端，所述电阻Rll的另一端连接场效应管Q13的漏极，所述场效应管Q13的栅极分别连接电阻R28的一端、稳压二极管D9的负极及电阻R37的一端，所述接线端子Jl的第5脚连接电感L5的一端，所述电感L5的另一端分别连接电容C8的另一端、稳压二极管D3的正极、场效应管Q13的源极、电阻R28的另一端、稳压二极管D9的正极、电阻R44的一端、电阻RlO的一端、稳压二极管D2的负极及电容C7的一端，所述电阻R44的另一端连接电容C13的一端，所述电阻RlO的另一端连接场效应管Q12的漏极，所述场效应管Q12的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D8的负极及电阻R36的一端，所述接线端子Jl的第6脚连接电感L4的一端，所述电感L4的另一端分别连接电容C7的另一端、稳压二极管D2的正极、场效应管Q12的源极、电阻R27的另一端、稳压二极管D8的正极、电阻R43、电阻R9的一端、稳压二极管Dl的负极及电容C6的一端，所述电阻R43的另一端连接电容C12的一端，所述电阻R9的另一端连接场效应管Qll的漏极，所述场效应管Qll的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D7的负极及电阻R35的一端，所述接线端子Jl的第7脚连接电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接电容C6的另一端、稳压二极管Dl的正极、场效应管Qll的源极、电阻R26的另一端及稳压二极管D7的正极。
[0010]本实用新型的进一步技术方案是:所述电流测量模块包括并联的电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的一端连接电感L2的一端，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的另一端经电感LI接地，所述电感L2的另一端分别连接电容Cl的一端、电阻R19的一端及电阻R7的一端，所述电阻R19的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R18的一端及放大器UlA的第2脚，所述电阻R18的另一端分别连接放大器UlA的第一脚及电阻R16的一端，放大器UlA的第3脚分别连接电阻R22的一端、电阻Rl的一端及电容C4的一端，所述电阻R7的另一端分别连接电阻R25的一端，放大器UlB的第6脚及电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接电容C23的一端，所述放大器UlB的第7脚连接电阻R17的一端，所述电阻R25的另一端连接所述电阻R17的一端，所述放大器UlB的第5脚分别连接电阻R24的一端、电容C2 —端及电阻R8 —端。
[0011]本实用新型的进一步技术方案是:所述MOSFET控制模块包括电阻R23，所述电阻R23的一端连接电容C22的一端，所述电阻R23的另一端分别连接场效应管Q2的源极、场效应管Q7的源极、场效应管Q8的源极、场效应管Q9的源极、场效应管QlO的源极，所述电容C22的另一端分别连接场效应管Ql的源极、场效应管Q3的源极、场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极，所述场效应管Ql、场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、场效应管Q2、场效应管Q7、场效应管Q8、场效应管Q9、场效应管QlO的漏极互相连接，所述场效应管Q6的源极还分别连接三极管Q17的集电极、稳压二极管D14的正极及电阻R77的一端，所述场效应管Ql的栅极连接电阻R61的一端，所述场效应管Q3的栅极连接电阻R62的一端、所述场效应管Q4的栅极连接电阻R63的一端，所述场效应管Q5的栅极连接电阻R64的一端，所述场效应管Q6的栅极连接电阻R65的一端，所述电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65的另一端分别连接电阻R71的一端，所述电阻R71的另一端分别连接所述三极管Q17的发射极及二极管D15的负极，电阻R2的一端分别连接电阻R77的另一端、稳压二极管D14的负极、三极管Q17的基极及二极管D15的正极，所述电阻R2的另一端连接三极管Q19的集电极，所述三极管Q19的基极分别连接电阻R83及电阻R82，所述电阻R82的另一端连接三极管Q22的集电极，所述三极管Q22的基极分别连接电阻R81的一端及电阻R86的一端，所述场效应管Q2的栅极连接电阻R70的一端，所述场效应管Q7的栅极连接电阻R69的一端，所述场效应管Q8的栅极连接电阻R68的一端，所述场效应管Q9的栅极连接电阻R67的一端，所述场效应管QlO的栅极连接电阻R66的一端，所述电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R69及电阻R70的另一端分别连接电阻R72的一端，所述电阻R72的另一端分别连接电阻R 79的一端、三极管Q18的发射极及三极管Q21的发射极，电阻R87的一端分别连接所述电阻R79的另一端、三极管Q18的基极及三极管Q21的基极，所述电阻R87的另一端分别连接电阻R80的一端及三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极分别连接电阻R85的一端及电阻R78的一端。
[0012]本实用新型的进一步技术方案是:所述RS485接口模块包括芯片U3，所述芯片U3的第一脚连接电阻R21的一端，所述芯片U3的第3脚连接电阻R20的一端，所述芯片U3的第2脚连接电容C24的一端，所述芯片U3的第4脚经电阻R88连接光耦U4的一端，光耦U4的另一端分别连接电阻RlOl的一端及芯片U7的第4脚，所述芯片U3的第6脚连接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端连接光耦U5的一端，所述光耦U5的另一端分别连接电容C42的一端、电阻R102的一端及芯片U7的第2脚和第3脚，所述芯片U7的第I脚连接电阻R103的一端，所述电阻R103的另一端连接光耦U的一端，所述光耦U6的另一端连接电阻R104的一端，所述芯片U7的第5脚分别连接电阻R105的一端及芯片UlO的第2脚，所述芯片U7的第6脚分别连接电阻R107的一端及电阻R106的一端，所述芯片U7的第7脚连接电阻R108的一端，所述芯片U7的第8脚分别连接电阻R106的另一端及电容C29的一端，所述电阻R107的另一端分别连接电阻R109的一端及芯片UlO的第3脚，所述芯片UlO的第4脚连接电阻R109的另一端，所述芯片UlO的第5脚分别连接电容C46的一端、电容C28的一端及电感Lll的一端，所述电感Lll的另一端分别连接接线端子J3的第I脚及接线端子J2的第I脚。
[0013]本实用新型的进一步技术方案是:所述MCU模块包括芯片U8，所述芯片U8的第I脚分别连接电容C25的一端、电容C24的一端、电阻RllO的一端及接线端子J4的第4脚，所述电阻RllO的另一端分别连接电容C47的一端及接线端子J4的第4脚，所述接线端子J4的第9脚连接电容C47的另一端，所述接线端子J4的第7脚经电阻Rlll连接接线端子J4的第8脚，所述芯片U8的第9脚连接电阻R84的一端，所述电阻R84的另一端连接场效应管Q27的栅极，所述场效应管Q27的的漏极分别连接电容C27 —端、电容C44的正极及芯片U9的第I脚和第2脚，所述场效应管Q27的源极分别连接电容C45的正极及电容C30的一端，所述电容C27的另一端分别连接电容C45的负极、电容C30的另一端、电容C44的负极、芯片U9的第3脚和第4脚、电容C26的一端、电容C43的负极、稳压二极管D16的正极及电容C41的一端，所述芯片U9的第6脚与第7脚相连，所述芯片U9的第8脚分别连接电容C26的另一端，电容C43的正极及场效应管Q26的源极，所述场效应管Q26的漏极分别连接电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的一端，所述场效应管Q26的栅极连接电阻R97的一端，所述电容C41的另一端连接电感LlO的一端，所述电感LlO的另一端分别连接电阻R97、电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的另一端。
[0014]本实用新型的进一步技术方案是:所述芯片U8采用MSP430G2533PW28芯片；所述芯片U9采用LP2951ACM-3.3芯片。
[0015]本实用新型的进一步技术方案是:所述电池处理芯片U2采用的是QB76PL536A芯片。
[0016]本实用新型的进一步技术方案是:所述芯片U采用NL27WZ16芯片；所述芯片U7采用MAX485芯片；芯片UlO采用NUP420MR6T1芯片。
[0017]本实用新型的有益效果是:本实用新型的控制系统的电路结构简单、测量的精确度高，提高电池荷电状态估算的精度，提高系统测量误差的匹配程度。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例提供的电池SOC管理系统的控制系统的结构框图；
[0019]图2是本实用新型实施例提供的电池管理模块的电路图；
[0020]图3是本实用新型实施例提供的均衡模块的电路图；
[0021]图4是本实用新型实施例提供的电流测量模块的电路图
[0022]图5是本实用新型实施例提供的MOSFET控制模块的电路图
[0023]图6是本实用新型实施例提供的RS485接口模块的电路图
[0024]图7是本实用新型实施例提供的MCU模块的电路图。
【具体实施方式】
[0025]附图标记:1-电池管理模块2- MCU模块3-均衡模块4_温度采样模块5_MOSFET控制模块6-RS485接口模块7-电流测量模块8-电池组9-电源模块。
[0026]图1-7示出了本实用新型提供的电池SOC管理系统的控制系统，该控制系统包括电池管理模块1、均衡模块3、电流测量模块7、MOSFET控制模块5、RS485接口模块6、MCU模块2、温度采样模块4、电池组8及电源模块9，所述电池管理模块I的输出端分别连接所述均衡模块3的输入端及所述温度采样模块4的输入端，所述电池管理模块I输入端连接所述电池组8的正负极，所述电池管理模块I的输入端连接所述MCU模块2的输出端，所述MCU模块2的输出端分别连接所述MOSFET控制模块5的输入端及RS485接口模块6的输入端，所述MOSFET控制模块5的输出端连接所述电池管理模块5的输入端，所述MCU模块2的输入端分别连接所述温度采样模块4的输出端及电流测量模块7的输出端，所述电流测量模块7的输入端连接所述电池组8的负极，所述电源模块9分别电性连接所述电池管理模块1、均衡模块3、电流测量模块4、MOSFET控制模块5、RS485接口模块6、MCU模块2及温度采样模块4。本实用新型的控制系统的电路结构简单、测量的精确度高，提高电池荷电状态估算的精度，提高系统测量误差的匹配程度。
[0027]所述电池管理模块I包括电池处理芯片U2，所述电池处理芯片U2的第16脚连接电容C35的一端，所述电池处理芯片U2的第17脚分别连接电容C31的一端及电容C18的一端，所述电池处理芯片U2的第18脚分别连接电容C32的一端及电容C19的一端，所述电池处理芯片U2的第19脚经电阻R75分别连接电阻R73的一端及电容C36的一端，所述电阻R73的另一端连接热敏电阻器NTCl的一端，所述电池处理芯片U2的第20脚连接所述电容C36的一端，所述电池处理芯片U2的第31脚经电阻R49分别连接电阻R32的一端及场效应管Q23的栅极，所述电阻R32的另一端连接所述场效应管Q23的源极，所述场效应管Q23的漏极经电阻R90连接发光二极管LEDl的负极，所述电池处理芯片U2的第32脚分别连接电容C33的一端及电容C20的一端，所述电池处理芯片U2的第38脚连接电阻R92的一端，所述电池处理芯片U2的第39脚连接电阻R93的一端，所述电池处理芯片U2的第40脚分别连接电阻R94的一端及电阻R42的一端，所述电池处理芯片U2的第41脚连接电阻R95的一端，所述电池处理芯片U2的第42脚分别连接电阻R96的一端及电阻R41的一端，所述电池处理芯片U2的第45脚分别连接电阻R58的一端及电阻R34的一端，所述电阻R34的另一端连接电阻R59的一端，所述电阻R59的另一端连接场效应管Q25的漏极，所述场效应管Q25的栅极分别连接电阻R57的一端及电阻R33的一端，所述电阻R58的另一端连接场效应管Q24的栅极，所述场效应管Q24的漏极经电阻R91连接发光二极管LED2的负极，所述电池处理芯片U2的第52脚电阻R60的一端，所述电池处理芯片U2的第53脚连接电阻R56的一端，所述电池处理芯片U2的第54脚分别连接电阻R55的一端及电容C40的一端，所述电池处理芯片U2的第55脚连接电阻R54的一端，所述电池处理芯片U2的第56脚分别连接电阻R53的一端及电容C39的一端，所述电池处理芯片U2的第57脚分别连接电阻R52的一端及电容C38的一端，所述电池处理芯片U2的第58脚连接电阻R51的一端，所述电池处理芯片U2的第59脚连接电阻R50的一端，所述电池处理芯片U2的第60脚经电阻R76分别连接电阻R74的一端及电容C37的一端，所述电阻R74的另一端连接热敏电阻器NTC2的一端，所述电池处理芯片U2的第64脚分别连接电容C21的一端及稳压二极管D13的负极。
[0028]在BQ76PL536电路中，BQ76PL536是TI推出的可以级联的专用电池处理1C，它内置可支持3至6节串联电池，包括9路模拟量输入的14位高精度模数转换电路，其中，6路处理6串电池电压、2路处理温度、I路通用模拟输入电路；它内置SPI数据通信接口，并且还内置器件间无需隔离的可堆叠式垂直接口 ；它内置可编程阈值和可编程延时的二次保护电路，以实现过充保护、过放保护、过温保护、并以专用的故障信号指示；它内置均衡控制电路；它内置通用1和受控输出的AUX，本设计电路用来指示电池的工作状态。
[0029]在本实验设计方案中，放弃了 BQ76PL536的级联应用与通用模拟量输入，电路中，采用4串/6串可变方案，如果是以4串方案，那么，第5串与第6串的均衡电路的相关器件NC，R15用零欧姆电阻将Vcel 14与Vcel 16短接以来就可与了。
[0030]电路中的两路温度检测电路，一路用来检测电芯的温度，另一路用来检测电路板的温度。
[0031]所述均衡模块3包括接线端子Jl，所述接线端子Jl的第I脚分别连接电阻R15的一端及电感L9的一端，所述电感L9的另一端分别连接电容Cll的一端、稳压二极管D6的负极、电阻R14的一端及电阻R48的一端，所述电阻R48的另一端连接电容C17的一端，所述电阻R14的另一端连接场效应管Q16的漏极，所述场效应管Q16的栅极分别连接电阻R31的一端、稳压二极管D12的负极及电阻R40的一端，所述接线端子Jl的第2脚连接电感L8的一端，所述电感L8的另一端分别连接电容Cll的另一端、稳压二极管D6的正极、场效应管Q16的源极、电阻R31的另一端、稳压二极管D12的正极、电阻R47的一端、电阻R13的一端、稳压二极管D5的一端及电容ClO的一端，所述电阻R47的另一端连接电容C16的一端，所述电阻R13的另一端连接场效应管Q15的漏极，所述场效应管Q15的栅极分别连接电阻R30的一端、稳压二极管Dll的负极及电阻R39的一端，所述接线端子Jl的第3脚分别连接所述电阻R15的另一端及电感L7的一端，所述电感L7的另一端分别连接电容ClO的另一端、稳压二极管D5的正极、场效应管Q15的源极、电阻R30的另一端、稳压二极管Dll的正极、电阻R46的一端、电阻R12的一端、稳压二极管D4的负极、电容C9的一端，所述电阻R46的另一端连接电容C15的一端，所述电阻R12的另一端连接场效应管Q14的漏极，所述场效应管Q14的栅极分别连接电阻R29的一端、稳压二极管DlO的负极及电阻R38的一端，所述接线端子Jl第4脚连接电感L6的一端，所述电感L6的另一端分别连接电容C9的另一端、稳压二极管D4的正极、场效应管Q14的源极、电阻R29的另一端、稳压二极管DlO的正极、电阻R45的一端、电阻Rll的一端、稳压二极管D3的负极及电容CS的一端，所述电阻R45的另一端连接电容C14的一端，所述电阻Rll的另一端连接场效应管Q13的漏极，所述场效应管Q13的栅极分别连接电阻R28的一端、稳压二极管D9的负极及电阻R37的一端，所述接线端子Jl的第5脚连接电感L5的一端，所述电感L5的另一端分别连接电容C8的另一端、稳压二极管D3的正极、场效应管Q13的源极、电阻R28的另一端、稳压二极管D9的正极、电阻R44的一端、电阻RlO的一端、稳压二极管D2的负极及电容C7的一端，所述电阻R44的另一端连接电容C13的一端，所述电阻RlO的另一端连接场效应管Q12的漏极，所述场效应管Q12的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D8的负极及电阻R36的一端，所述接线端子Jl的第6脚连接电感L4的一端，所述电感L4的另一端分别连接电容C7的另一端、稳压二极管D2的正极、场效应管Q12的源极、电阻R27的另一端、稳压二极管D8的正极、电阻R43、电阻R9的一端、稳压二极管Dl的负极及电容C6的一端，所述电阻R43的另一端连接电容C12的一端，所述电阻R9的另一端连接场效应管Qll的漏极，所述场效应管Qll的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D7的负极及电阻R35的一端，所述接线端子Jl的第7脚连接电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接电容C6的另一端、稳压二极管Dl的正极、场效应管Qll的源极、电阻R26的另一端及稳压二极管D7的正极。
[0032]在均衡模块的电路中，由BQ76PL536内置均衡控制的CB1、CB2、……CB6分别对应控制着Q11、Q12、……Q16，以便实现大约10mA的均衡电流。
[0033]所述电流测量模块7包括并联的电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的一端连接电感L2的一端，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的另一端经电感LI接地，所述电感L2的另一端分别连接电容Cl的一端、电阻R19的一端及电阻R7的一端，所述电阻R19的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R18的一端及放大器UlA的第2脚，所述电阻R18的另一端分别连接放大器UlA的第一脚及电阻R16的一端，放大器UlA的第3脚分别连接电阻R22的一端、电阻Rl的一端及电容C4的一端，所述电阻R7的另一端分别连接电阻R25的一端，放大器UlB的第6脚及电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接电容C23的一端，所述放大器UlB的第7脚连接电阻R17的一端，所述电阻R25的另一端连接所述电阻R17的一端，所述放大器UlB的第5脚分别连接电阻R24的一端、电容C2 —端及电阻R8 —端。
[0034]在电流测量模块的电路及充放电控制电路中，R3、R4、R5和R6是电流采样电阻，4个并联后的阻值为250微欧，经过放大电路UlA与UlB分别将电流信号放大27倍与75倍，以实现电流粗侧与电流精测，送给MCU的MSP430G2533的AO与A3，MSP430G2533的模数转换精度为10位ADC。
[0035]所述MOSFET控制模块5包括电阻R23，所述电阻R23的一端连接电容C22的一端，所述电阻R23的另一端分别连接场效应管Q2的源极、场效应管Q7的源极、场效应管Q8的源极、场效应管Q9的源极、场效应管QlO的源极，所述电容C22的另一端分别连接场效应管Ql的源极、场效应管Q3的源极、场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极，所述场效应管Ql、场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、场效应管Q2、场效应管Q7、场效应管Q8、场效应管Q9、场效应管QlO的漏极互相连接，所述场效应管Q6的源极还分别连接三极管Q17的集电极、稳压二极管D14的正极及电阻R77的一端，所述场效应管Ql的栅极连接电阻R61的一端，所述场效应管Q3的栅极连接电阻R62的一端、所述场效应管Q4的栅极连接电阻R63的一端，所述场效应管Q5的栅极连接电阻R64的一端，所述场效应管Q6的栅极连接电阻R65的一端，所述电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65的另一端分别连接电阻R71的一端，所述电阻R71的另一端分别连接所述三极管Q17的发射极及二极管D15的负极，电阻R2的一端分别连接电阻R77的另一端、稳压二极管D14的负极、三极管Q17的基极及二极管D15的正极，所述电阻R2的另一端连接三极管Q19的集电极，所述三极管Q19的基极分别连接电阻R83及电阻R82，所述电阻R82的另一端连接三极管Q22的集电极，所述三极管Q22的基极分别连接电阻R81的一端及电阻R86的一端，所述场效应管Q2的栅极连接电阻R70的一端，所述场效应管Q7的栅极连接电阻R69的一端，所述场效应管Q8的栅极连接电阻R68的一端，所述场效应管Q9的栅极连接电阻R67的一端，所述场效应管QlO的栅极连接电阻R66的一端，所述电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R69及电阻R70的另一端分别连接电阻R72的一端，所述电阻R72的另一端分别连接电阻R 79的一端、三极管Q18的发射极及三极管Q21的发射极，电阻R87的一端分别连接所述电阻R79的另一端、三极管Q18的基极及三极管Q21的基极，所述电阻R87的另一端分别连接电阻R80的一端及三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极分别连接电阻R85的一端及电阻R78的一端。
[0036]MOSFET控制模块的电路是以Ql到QlO的N沟道MOS管组成主控制回路，5个并联的Ql、Q3、Q4、Q5和Q6为控制充电的MOS管，5个并联的Q2、Q7、Q8、Q9和QlO为控制放电的MOS管，三极管Q18、Q20和Q21组成放电MOS管的驱动电路，三极管Q17、Q19、Q22和二极管D15组成充电MOS管的驱动电路，这样的驱动电路，就是为了快速地控制住回路MOS
管通断。
[0037]所述RS485接口模块6包括芯片U3，所述芯片U3的第一脚连接电阻R21的一端，所述芯片U3的第3脚连接电阻R20的一端，所述芯片U3的第2脚连接电容C24的一端，所述芯片U3的第4脚经电阻R88连接光耦U4的一端，光耦U4的另一端分别连接电阻RlOl的一端及芯片U7的第4脚，所述芯片U3的第6脚连接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端连接光耦U5的一端，所述光耦U5的另一端分别连接电容C42的一端、电阻R102的一端及芯片U7的第2脚和第3脚，所述芯片U7的第I脚连接电阻R103的一端，所述电阻R103的另一端连接光耦U的一端，所述光耦U6的另一端连接电阻R104的一端，所述芯片U7的第5脚分别连接电阻R105的一端及芯片UlO的第2脚，所述芯片U7的第6脚分别连接电阻R107的一端及电阻R106的一端，所述芯片U7的第7脚连接电阻R108的一端，所述芯片U7的第8脚分别连接电阻R106的另一端及电容C29的一端，所述电阻R107的另一端分别连接电阻R109的一端及芯片UlO的第3脚，所述芯片UlO的第4脚连接电阻R109的另一端，所述芯片UlO的第5脚分别连接电容C46的一端、电容C28的一端及电感Lll的一端，所述电感Lll的另一端分别连接接线端子J3的第I脚及接线端子J2的第I脚。
[0038]RS485接口电路采用光耦合电路，其目的是为了多模块串并联，以达到隔离电平的作用。
[0039]所述MCU模块2包括芯片U8，所述芯片U8的第I脚分别连接电容C25的一端、电容C24的一端、电阻RllO的一端及接线端子J4的第4脚，所述电阻RllO的另一端分别连接电容C47的一端及接线端子J4的第4脚，所述接线端子J4的第9脚连接电容C47的另一端，所述接线端子J4的第7脚经电阻Rlll连接接线端子J4的第8脚，所述芯片U8的第9脚连接电阻R84的一端，所述电阻R84的另一端连接场效应管Q27的栅极，所述场效应管Q27的的漏极分别连接电容C27 —端、电容C44的正极及芯片U9的第I脚和第2脚，所述场效应管Q27的源极分别连接电容C45的正极及电容C30的一端，所述电容C27的另一端分别连接电容C45的负极、电容C30的另一端、电容C44的负极、芯片U9的第3脚和第4脚、电容C26的一端、电容C43的负极、稳压二极管D16的正极及电容C41的一端，所述芯片U9的第6脚与第7脚相连，所述芯片U9的第8脚分别连接电容C26的另一端，电容C43的正极及场效应管Q26的源极，所述场效应管Q26的漏极分别连接电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的一端，所述场效应管Q26的栅极连接电阻R97的一端，所述电容C41的另一端连接电感LlO的一端，所述电感LlO的另一端分别连接电阻R97、电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的另一端。
[0040]MCU采用MSP430G2533IPW28，MSP430G2533 IPW28 的内部资源有:CODE空间有 16KB的 Flash，DATA 空间 512B 的 RAM，8 通道的 ADC10，I 通道 USCI A0/B0，24 个 I/O。
[0041 ] 所述芯片U8采用MSP430G2533PW28芯片；所述芯片U9采用LP2951ACM-3.3芯片。
[0042]所述电池处理芯片U2采用的是QB76PL536A芯片。
[0043]所述芯片U采用NL27WZ16芯片；所述芯片U7采用MAX485芯片；芯片UlO采用NUP420IMR6T1 芯片。
[0044]电源模块的电路以1V作为MOS管控制电源，3.3V作为MCU的电源。
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电池SOC管理系统的控制系统，其特征在于:该控制系统包括电池管理模块、均衡模块、电流测量模块、MOSFET控制模块、RS485接口模块、MCU模块、温度采样模块、电池组及电源模块，所述电池管理模块的输出端分别连接所述均衡模块的输入端及所述温度采样模块的输入端，所述电池管理模块输入端连接所述电池组的正负极，所述电池管理模块的输入端连接所述MCU模块的输出端，所述MCU模块的输出端分别连接所述MOSFET控制模块的输入端及RS485接口模块的输入端，所述MOSFET控制模块的输出端连接所述电池管理模块的输入端，所述MCU模块的输入端分别连接所述温度采样模块的输出端及电流测量模块的输出端，所述电流测量模块的输入端连接所述电池组的负极，所述电源模块分别电性连接所述电池管理模块、均衡模块、电流测量模块、MOSFET控制模块、RS485接口模块、MCU模块及温度采样模块。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电池管理模块包括电池处理芯片U2，所述电池处理芯片U2的第16脚连接电容C35的一端，所述电池处理芯片U2的第17脚分别连接电容C31的一端及电容C18的一端，所述电池处理芯片U2的第18脚分别连接电容C32的一端及电容C19的一端，所述电池处理芯片U2的第19脚经电阻R75分别连接电阻R73的一端及电容C36的一端，所述电阻R73的另一端连接热敏电阻器NTCl的一端，所述电池处理芯片U2的第20脚连接所述电容C36的一端，所述电池处理芯片U2的第31脚经电阻R49分别连接电阻R32的一端及场效应管Q23的栅极，所述电阻R32的另一端连接所述场效应管Q23的源极，所述场效应管Q23的漏极经电阻R90连接发光二极管LEDl的负极，所述电池处理芯片U2的第32脚分别连接电容C33的一端及电容C20的一端，所述电池处理芯片U2的第38脚连接电阻R92的一端，所述电池处理芯片U2的第39脚连接电阻R93的一端，所述电池处理芯片U2的第40脚分别连接电阻R94的一端及电阻R42的一端，所述电池处理芯片U2的第41脚连接电阻R95的一端，所述电池处理芯片U2的第42脚分别连接电阻R96的一端及电阻R41的一端，所述电池处理芯片U2的第45脚分别连接电阻R58的一端及电阻R34的一端，所述电阻R34的另一端连接电阻R59的一端，所述电阻R59的另一端连接场效应管Q25的漏极，所述场效应管Q25的栅极分别连接电阻R57的一端及电阻R33的一端，所述电阻R58的另一端连接场效应管Q24的栅极，所述场效应管Q24的漏极经电阻R91连接发光二极管LED2的负极，所述电池处理芯片U2的第52脚电阻R60的一端，所述电池处理芯片U2的第53脚连接电阻R56的一端，所述电池处理芯片U2的第54脚分别连接电阻R55的一端及电容C40的一端，所述电池处理芯片U2的第55脚连接电阻R54的一端，所述电池处理芯片U2的第56脚分别连接电阻R53的一端及电容C39的一端，所述电池处理芯片U2的第57脚分别连接电阻R52的一端及电容C38的一端，所述电池处理芯片U2的第58脚连接电阻R51的一端，所述电池处理芯片U2的第59脚连接电阻R50的一端，所述电池处理芯片U2的第60脚经电阻R76分别连接电阻R74的一端及电容C37的一端，所述电阻R74的另一端连接热敏电阻器NTC2的一端，所述电池处理芯片U2的第64脚分别连接电容C21的一端及稳压二极管D13的负极。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述均衡模块包括接线端子J1，所述接线端子Jl的第I脚分别连接电阻R15的一端及电感L9的一端，所述电感L9的另一端分别连接电容Cll的一端、稳压二极管D6的负极、电阻R14的一端及电阻R48的一端，所述电阻R48的另一端连接电容C17的一端，所述电阻R14的另一端连接场效应管Q16的漏极，所述场效应管Q16的栅极分别连接电阻R31的一端、稳压二极管D12的负极及电阻R40的一端，所述接线端子Jl的第2脚连接电感L8的一端，所述电感L8的另一端分别连接电容Cll的另一端、稳压二极管D6的正极、场效应管Q16的源极、电阻R31的另一端、稳压二极管D12的正极、电阻R47的一端、电阻R13的一端、稳压二极管D5的一端及电容ClO的一端，所述电阻R47的另一端连接电容C16的一端，所述电阻R13的另一端连接场效应管Q15的漏极，所述场效应管Q15的栅极分别连接电阻R30的一端、稳压二极管Dll的负极及电阻R39的一端，所述接线端子Jl的第3脚分别连接所述电阻R15的另一端及电感L7的一端，所述电感L7的另一端分别连接电容ClO的另一端、稳压二极管D5的正极、场效应管Q15的源极、电阻R30的另一端、稳压二极管Dll的正极、电阻R46的一端、电阻R12的一端、稳压二极管D4的负极、电容C9的一端，所述电阻R46的另一端连接电容C15的一端，所述电阻R12的另一端连接场效应管Q14的漏极，所述场效应管Q14的栅极分别连接电阻R29的一端、稳压二极管DlO的负极及电阻R38的一端，所述接线端子Jl第4脚连接电感L6的一端，所述电感L6的另一端分别连接电容C9的另一端、稳压二极管D4的正极、场效应管Q14的源极、电阻R29的另一端、稳压二极管DlO的正极、电阻R45的一端、电阻Rll的一端、稳压二极管D3的负极及电容C8的一端，所述电阻R45的另一端连接电容C14的一端，所述电阻Rll的另一端连接场效应管Q13的漏极，所述场效应管Q13的栅极分别连接电阻R28的一端、稳压二极管D9的负极及电阻R37的一端，所述接线端子Jl的第5脚连接电感L5的一端，所述电感L5的另一端分别连接电容CS的另一端、稳压二极管D3的正极、场效应管Q13的源极、电阻R28的另一端、稳压二极管D9的正极、电阻R44的一端、电阻RlO的一端、稳压二极管D2的负极及电容C7的一端，所述电阻R44的另一端连接电容C13的一端，所述电阻RlO的另一端连接场效应管Q12的漏极，所述场效应管Q12的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D8的负极及电阻R36的一端，所述接线端子Jl的第6脚连接电感L4的一端，所述电感L4的另一端分别连接电容C7的另一端、稳压二极管D2的正极、场效应管Q12的源极、电阻R27的另一端、稳压二极管D8的正极、电阻R43、电阻R9的一端、稳压二极管Dl的负极及电容C6的一端，所述电阻R43的另一端连接电容C12的一端，所述电阻R9的另一端连接场效应管Qll的漏极，所述场效应管Qll的栅极分别连接电阻R27的一端、稳压二极管D7的负极及电阻R35的一端，所述接线端子Jl的第7脚连接电感L3的一端，所述电感L3的另一端分别连接电容C6的另一端、稳压二极管Dl的正极、场效应管Qll的源极、电阻R26的另一端及稳压二极管D7的正极。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述电流测量模块包括并联的电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的一端连接电感L2的一端，电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6并联后的另一端经电感LI接地，所述电感L2的另一端分别连接电容Cl的一端、电阻R19的一端及电阻R7的一端，所述电阻R19的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R18的一端及放大器UlA的第2脚，所述电阻R18的另一端分别连接放大器UlA的第一脚及电阻R16的一端，放大器UlA的第3脚分别连接电阻R22的一端、电阻Rl的一端及电容C4的一端，所述电阻R7的另一端分别连接电阻R25的一端，放大器UlB的第6脚及电容C5的一端，所述电容C5的另一端连接电容C23的一端，所述放大器UlB的第7脚连接电阻R17的一端，所述电阻R25的另一端连接所述电阻R17的一端，所述放大器UlB的第5脚分别连接电阻R24的一端、电容C2 —端及电阻R8 —端。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述MOSFET控制模块包括电阻R23，所述电阻R23的一端连接电容C22的一端，所述电阻R23的另一端分别连接场效应管Q2的源极、场效应管Q7的源极、场效应管Q8的源极、场效应管Q9的源极、场效应管QlO的源极，所述电容C22的另一端分别连接场效应管Ql的源极、场效应管Q3的源极、场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极，所述场效应管Q1、场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、场效应管Q2、场效应管Q7、场效应管Q8、场效应管Q9、场效应管QlO的漏极互相连接，所述场效应管Q6的源极还分别连接三极管Q17的集电极、稳压二极管D14的正极及电阻R77的一端，所述场效应管Ql的栅极连接电阻R61的一端，所述场效应管Q3的栅极连接电阻R62的一端、所述场效应管Q4的栅极连接电阻R63的一端，所述场效应管Q5的栅极连接电阻R64的一端，所述场效应管Q6的栅极连接电阻R65的一端，所述电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65的另一端分别连接电阻R71的一端，所述电阻R71的另一端分别连接所述三极管Q17的发射极及二极管D15的负极，电阻R2的一端分别连接电阻R77的另一端、稳压二极管D14的负极、三极管Q17的基极及二极管D15的正极，所述电阻R2的另一端连接三极管Q19的集电极，所述三极管Q19的基极分别连接电阻R83及电阻R82，所述电阻R82的另一端连接三极管Q22的集电极，所述三极管Q22的基极分别连接电阻R81的一端及电阻R86的一端，所述场效应管Q2的栅极连接电阻R70的一端，所述场效应管Q7的栅极连接电阻R69的一端，所述场效应管Q8的栅极连接电阻R68的一端，所述场效应管Q9的栅极连接电阻R67的一端，所述场效应管QlO的栅极连接电阻R66的一端，所述电阻R66、电阻R67、电阻R68、电阻R69及电阻R70的另一端分别连接电阻R72的一端，所述电阻R72的另一端分别连接电阻R 79的一端、三极管Q18的发射极及三极管Q21的发射极，电阻R87的一端分别连接所述电阻R79的另一端、三极管Q18的基极及三极管Q21的基极，所述电阻R87的另一端分别连接电阻R80的一端及三极管Q20的集电极，所述三极管Q20的基极分别连接电阻R85的一端及电阻R78的一端。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述RS485接口模块包括芯片U3，所述芯片U3的第一脚连接电阻R21的一端，所述芯片U3的第3脚连接电阻R20的一端，所述芯片U3的第2脚连接电容C24的一端，所述芯片U3的第4脚经电阻R88连接光耦U4的一端，光耦U4的另一端分别连接电阻RlOl的一端及芯片U7的第4脚，所述芯片U3的第6脚连接电阻R89的一端，所述电阻R89的另一端连接光耦U5的一端，所述光耦U5的另一端分别连接电容C42的一端、电阻R102的一端及芯片U7的第2脚和第3脚，所述芯片U7的第I脚连接电阻R103的一端，所述电阻R103的另一端连接光耦U的一端，所述光耦U6的另一端连接电阻R104的一端，所述芯片U7的第5脚分别连接电阻R105的一端及芯片UlO的第2脚，所述芯片U7的第6脚分别连接电阻R107的一端及电阻R106的一端，所述芯片U7的第7脚连接电阻R108的一端，所述芯片U7的第8脚分别连接电阻R106的另一端及电容C29的一端，所述电阻R107的另一端分别连接电阻R109的一端及芯片UlO的第3脚，所述芯片UlO的第4脚连接电阻R109的另一端，所述芯片UlO的第5脚分别连接电容C46的一端、电容C28的一端及电感Lll的一端，所述电感Lll的另一端分别连接接线端子J3的第I脚及接线端子J2的第I脚。7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述MCU模块包括芯片U8，所述芯片U8的第I脚分别连接电容C25的一端、电容C24的一端、电阻RllO的一端及接线端子J4的第4脚，所述电阻RllO的另一端分别连接电容C47的一端及接线端子J4的第4脚，所述接线端子J4的第9脚连接电容C47的另一端，所述接线端子J4的第7脚经电阻Rlll连接接线端子J4的第8脚，所述芯片U8的第9脚连接电阻R84的一端，所述电阻R84的另一端连接场效应管Q27的栅极，所述场效应管Q27的的漏极分别连接电容C27 —端、电容C44的正极及芯片U9的第I脚和第2脚，所述场效应管Q27的源极分别连接电容C45的正极及电容C30的一端，所述电容C27的另一端分别连接电容C45的负极、电容C30的另一端、电容C44的负极、芯片U9的第3脚和第4脚、电容C26的一端、电容C43的负极、稳压二极管D16的正极及电容C41的一端，所述芯片U9的第6脚与第7脚相连，所述芯片U9的第8脚分别连接电容C26的另一端，电容C43的正极及场效应管Q26的源极，所述场效应管Q26的漏极分别连接电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的一端，所述场效应管Q26的栅极连接电阻R97的一端，所述电容C41的另一端连接电感LlO的一端，所述电感LlO的另一端分别连接电阻R97、电阻R98、电阻R99、电阻RlOO的另一端。8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述芯片U8采用MSP430G2533PW28芯片；所述芯片U9采用LP2951ACM-3.3芯片。9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述电池处理芯片U2采用的是QB76PL536A 芯片。10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述芯片U采用NL27WZ16芯片；所述芯片U7采用MAX485芯片；芯片UlO采用NUP420MR6T1芯片。
【文档编号】H02J7-00GK204290400SQ201420767983
【发明者】吕利昌, 赵怡滨, 肖志勇, 袁绪平, 郭向勇, 江方记, 莫民, 周利华, 李文剑, 李东标 [申请人]深圳职业技术学院