一种高精度的电池充放电管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池技术领域，公开了一种高精度的电池充放电管理系统，包括充电模块、电源模块、MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、电池、输出模块和显示报警模块，充电模块与电源模块连接，电源模块与MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块连接，电池充放电管理及电量采集模块和显示报警模块均与MCU管理模块连接，电池充放电管理及电量采集模块与电池连接，电池与输出模块连接，输出模块还有MCU管理模块连接；充电模块包括太阳能充电电路、手摇充电电路、适配器充电电路、切换电路、DC?DC模块和采样控制模块。本发明电路简单、低成本，精度高，并能对电池SOC进行估计。
【专利说明】
一种高精度的电池充放电管理系统
技术领域
[0001]本发明涉及电池技术领域，更具体地说，特别涉及一种高精度的电池充放电管理系统。
【背景技术】
[0002]现有的电池管理系统一般米用电池充放电管理模块、电量测量模块和M⑶模块来实现，电量测量模块将采集到的电压电流以及电量传送给MCU，通过MCU处理后来实现对电池SOC进行估计;通过采用电池充电管理模块和MCU协同处理能精确地实现电池的充放电管理。这样的方案不仅电路复杂并且成本也较高。并且现有的电池管理系统仅能支持市电充电或者太阳能充电，不具备太阳能、市电及手摇发电机三种充电方式。导致其使用领域及时间受到了限制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种电路简单、低成本，能兼容太阳能、市电及手摇发电机充电，提供最大功率点跟踪的高精度的电池充放电管理系统。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种高精度的电池充放电管理系统，包括充电模块、电源模块、MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、电池、输出模块和显示报警模块，所述充电模块与电源模块连接，所述电源模块与MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块和显示报警模块均与MCU管理模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块与电池连接，所述电池与输出模块连接，所述输出模块还有MCU管理模块连接;所述充电模块包括太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路，分别太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路连接的切换电路，与切换电路连接的DC-DC模块，与DC-DC模块连接的采样控制模块，所述采样控制模块还与电池连接;其中，所述MCU管理模块用于进行电池SOC估计、充放电控制以及显示报警模块的控制，所述电池充放电管理及电量采集模块用于控制电池的充电过程，测量充电电压、电流、及电量并将测量结果传至MCU管理模块，所述输出模块用于将电池的放电电压电流输出至MCU管理模块;所述显示报警模块对电池充放电状态、电压电流以及实时电池SOC进行显示，并对电池过充和过放进行报警;所述电源模块为MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、输出模块和显示报警模块供电。
[0006]进一步地，所述输出模块包括继电器模块、LED模块和负载模块，所述继电器模块、LED模块、负载模块均与电池连接，所述LED模块还与MCU管理模块连接，所述继电器模块还与电源模块连接。
[0007]进一步地，所述显示报警模块包括IXD液晶显示器和蜂鸣器。
[0008]进一步地，所述电池充放电管理及电量采集模块通过I2C接口将测量结果传送至MCU管理模块。
[0009]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明电路简单、低成本，精度高，宽电压输入范围，能兼容太阳能、市电及手摇发电充电，并能对电池SOC进行估计。
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是本发明所述高精度的电池充放电管理系统的框架图。
[0012]图2是本发明中充电模块的原理图。
[0013]图3是本发明中M⑶管理模块的电路图。
[0014]图4是本发明中电池充放电管理及电量采集模块的电路图。
[0015]图5是本发明中电源模块的电路图。
[0016]图6是本发明中充电模块中切换电路和DC-DC模块的电路图。
[0017]图7是本发明中充电模块中采样控制电路的电路图。
[0018]图8是本发明中输出模块的电路图。
[0019]图9是本发明中显示模块的电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0021 ]实施例
[0022]参阅图1所示，本实施例提供包括充电模块、电源模块、M⑶管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、电池、输出模块和显示报警模块，所述充电模块与电源模块连接。
[0023]所述电源模块与MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块和显示报警模块均与MCU管理模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块与电池连接，所述电池与输出模块连接，所述输出模块还有MCU管理模块连接。
[0024]参阅图2所示，所述充电模块包括太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路，分别太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路连接的切换电路，与切换电路连接的DC-DC模块，与DC-DC模块连接的采样控制模块，所述采样控制模块还与电池连接。
[0025]参阅图6、图7所示，太阳能，手摇发电机及适配器产生的电流经过继电器RY201(即切换电路)输入至由三极管Ql、Q2、Q3、Q4和电感L201组成的DC-DC模块，经DC-DC模块处理以后通过采样电阻R210和控制开关Q5流入电池，实现给电池充电。
[0026]所述输出模块包括继电器模块、LED模块和负载模块，所述继电器模块、LED模块、负载模块均与电池连接，所述LED模块还与MCU管理模块连接，所述继电器模块还与电源模块连接。
[0027]所述显示报警模块包括IXD液晶显示器(图9所示)和蜂鸣器。
[0028]参阅图3所示，为M⑶管理模块的电路图，该M⑶管理模块用于进行电池SOC估计、充放电控制以及显示报警模块的控制，同时SOC估计采用自组织神经网络算法实现，具有自学习功能。并且MCU管理模块可以进行电池SOC估算和热管理。
[0029]控制器UlOO采用P20和P21两个AD采样通道对电池电压及充放电电流进行检测，通过运算对电池剩余电量进行估算，对电池充放电状态通过UlOl和LEDOl进行显示和报警，通过按键KlOl进行开机控制，采用K102和K103对显示参数进行选择显示。
[0030]参阅图4所示，为电池充放电管理及电量采集模块的电路图，所述电池充放电管理及电量采集模块用于控制电池的充电过程，测量充电电压、电流、及电量并将测量结果传至MCU管理模块，且充放电管理功能是通过SOC值进行控制的，与电池充电管理及电量采集模块共同防止电池过充，从而更好的对电池进行保护。
[0031 ] 具体的，电池管理芯片U201通过采样电阻RSENSEA和RSENSEA对输入电压电流进行监控，对三极管Ql?Q4进行控制实现对输入电压电流的转换;通过采样电阻R210对充电电压电流进行监测，控制三极管Q5实现过充过流保护。通过采用采样电阻R302对放电电压电流进行监测，控制输出模块中继电器RY301实现放电过程中电池过放保护。
[0032]所述电池充放电管理及电量采集模块可实现对铅酸电池和锂离子电池进行充电管理，并且可实现恒流、恒压、三段式和四段式充电方式(即通过对电池管理芯片寄存器配置修改来实现)，电池充放电管理及电量采集模块具有4.5?35V的宽电压输入范围，高达35V的输出电压;其可以进行电量累积运算;并且具有14位ADC，能精确地对电池充放电电压电流?目号进行精确地米集。
[0033]所述电池充放电管理及电量采集模块具有I2C接口，可以通过I2C将测量结果传送至MCU管理模块进行处理。
[0034]电池经过DC/DC模块U301处理后输出至负载。经过电源模块U401及U400转换后给MCU管理模块U100、显示模块UlOl和电池管理芯片U201供电。
[0035]参阅图5所示，为电源模块的电路图，所述电源模块采用变压器、开关电源芯片和线性低压差稳压器分别对电能表各模块进行供电。所述电源模块为MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、输出模块和显示报警模块供电。
[0036]参阅图8所述，为输出模块的电路图，所述输出模块用于将电池的放电电压电流输出至MCU管理模块;所述显示报警模块对电池充放电状态、电压电流以及实时电池SOC进行显示，并对电池过充和过放进行报警。
[0037]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高精度的电池充放电管理系统，其特征在于:包括充电模块、电源模块、MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、电池、输出模块和显示报警模块，所述充电模块与电源模块连接，所述电源模块与MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块和显示报警模块均与MCU管理模块连接，所述电池充放电管理及电量采集模块与电池连接，所述电池与输出模块连接，所述输出模块还有MCU管理模块连接;所述充电模块包括太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路，分别太阳能充电电路、手摇充电电路和适配器充电电路连接的切换电路，与切换电路连接的DC-DC模块，与DC-DC模块连接的采样控制模块，所述采样控制模块还与电池连接;其中，所述MCU管理模块用于进行电池SOC估计、充放电控制以及显示报警模块的控制，所述电池充放电管理及电量采集模块用于控制电池的充电过程，测量充电电压、电流、及电量并将测量结果传至MCU管理模块，所述输出模块用于将电池的放电电压电流输出至MCU管理模块;所述显示报警模块对电池充放电状态、电压电流以及实时电池SOC进行显示，并对电池过充和过放进行报警;所述电源模块为MCU管理模块、电池充放电管理及电量采集模块、输出模块和显示报警模块供电。2.根据权利要求1所述的高精度的电池充放电管理系统，其特征在于:所述输出模块包括继电器模块、LED模块和负载模块，所述继电器模块、LED模块、负载模块均与电池连接，所述LED模块还与MCU管理模块连接，所述继电器模块还与电源模块连接。3.根据权利要求1所述的高精度的电池充放电管理系统，其特征在于:所述显示报警模块包括IXD液晶显示器和蜂鸣器。4.根据权利要求1所述的高精度的电池充放电管理系统，其特征在于:所述电池充放电管理及电量采集模块通过I2C接口将测量结果传送至MCU管理模块。
【文档编号】H02J9/06GK106026287SQ201610560472
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】刘俊
【申请人】长沙中坤电气科技股份有限公司