一种低成本多节锂电池充电管理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子及新能源储能领域，尤其涉及一种低成本多节锂电池充电管理装置。
【背景技术】
[0002]近年来，储能技术的研究获得了非常大的突破，锂电池因其放电电压稳定，无记忆效应，储能寿命长，工作温度范围宽，重量轻，体积小等优点，越来越受到人们的重视，其应用领域也越来越宽。在人们努力提升锂电池自身性能的同时，也在不断改进电池管理系统，以增长电池的使用寿命，发挥其最大的性能。
[0003]电池管理系统(BMS)是电池和用户间的纽带，它涉及计算机技术和检测技术。它能实时的监控单个电池及电池组的工作状态，并对电池的充放电进行保护。一般的多节电池监控系统价格高昂，在面对市场的时候会受到很大的局限，此时降低成本成为电池管理装置的迫切要求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种性价比高、可靠实用的低成本多节锂电池充电管理装置。
[0005]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]—种低成本多节锂电池充电管理装置，主要包含微控制单元、电压电流采集模块、均衡模块及人机交互模块;微控制单元的控制端经由均衡模块电连接锂电池组的控制输入端；电压电流采集模块的采集端电连接锂电池组，该电压电流采集模块的输出端电连接微控制单元的输入端，微控制单元的输出端电连接人机交互模块的输入端。
[0007]所述微控制单元的主控芯片采用MC9S08AC60。
[0008]所述电压电流采集模块包括有多路单端电压采集模块和一路单端电流采集模块。
[0009]所述均衡模块采用74LS154译码芯片及其外围器件构成。
[0010]所述人机交互模块主要由IXD、按键、蜂鸣器及其外围电路构成。
[0011]所述充电管理装置还包括通讯模块和上位机，该通讯模块双向电连接于微控制单元与上位机之间。
[0012]所述通讯模块主要由RS485通信芯片及其外围电路构成。
[0013]采用上述方案后，本新型低成本多节锂电池充电管理装置，整个系统主要采用模块化的设计思想，并以微控制单元(MC9S08AC60)为控制核心，通过电压电流采集模块，采用直接采样法对每个单体电池电压进行采样，以获取锂电池储能系统的各个单体电池的基本信息(电压、电流值)，由微控制单元计算各节电池SOC值并在液晶上显示。根据SOC值判断各个单体电池是否过充，如果过充则启动均衡模块，否则判断充电是否完成，如果没有完成，则返回电压电流采样继续循环，直至充电完成。本新型锂电池充电管理装置结构设计简洁合理，管理精准、稳定、可靠，而且具有成本低优势，实用性强。
【附图说明】
[0014]图1是本新型多节锂电池充电管理装置的结构原理框图；
[0015]图2是本新型电压采集模块的电路图；
[0016]图3是本新型电流采集模块的电路图；
[0017]图4是本新型485通信模块的电路图；
[0018]图5是本新型均衡模块的电路图；
[0019]图6是是本新型多节锂电池充电管理装置的工作流程示意图。
[0020]标号说明
[0021]微控制单元I 电压电流采集模块 3
[0022]均衡模块2 人机交互模块4
[0023]通讯模块5 上位机6
[0024]锂电池组7。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本案作进一步详细的说明。
[0026]本案涉及一种低成本多节锂电池充电管理装置，如图1所示，主要包含微控制单元(MCU) 1、均衡模块2、电压电流采集模块3及人机交互模块4。
[0027]微控制单元I的控制端经由均衡模块2电连接锂电池组L的控制输入端。电压电流采集模块3的采集端电连接锂电池组L，该电压电流采集模块3的输出端电连接微控制单元I的输入端。微控制单元I的输出端电连接人机交互模块4的输入端。微控制单元I为主控单元，其主控芯片较佳地采用MC9S08AC60。
[0028]优选地，本新型充电管理装置还包括通讯模块5和上位机6，该通讯模块5双向电连接于微控制单元I与上位机6之间，以实现远程通讯并控制作用。
[0029]优选地，所述电压电流采集模块3包括有多路单端电压采集模块和一路单端电流采集模块。具体而言，电压电流采集模块3包括有由单片机MC9S08AC60外扩的15路单端电压采集电路，一路单端电流/电压采集电路，以及电流方向指示信号构成。
[0030]如图2所示为所述电压采集模块的电路图，该模块采用线性运算放大器LM358组成的线性放大电路，采用直接采样法对每个单体电池电压进行采样。电池电压经分压网络降压到O至3.3V范围内后，经过电压跟随后进入微控制单元I。微控制单元I内有已集成ADC模块，无须另外加采样保持电路。
[0031]如图3所示为电流采集模块的电路图，其主要有分流器、信号调理电路及电流方向检测电路构成。由于MC9S08AC60的AD输入最高为5V，该采样电路先由分流器将大电流转化为电压信号，再由信号调理电路对采样信号进行调理，同时进行电流方向检测，最后输入到M⑶的采样端口。通过匹配电阻的大小使Uo的值在单片机的AD采样范围内，Line.AD的高低电平来判断电流的方向。该电流采样电路在低成本的基础上，巧妙地实现了电流的双向采样，同时能保证采样的精度。
[0032]所述均衡模块2如图5所示，采用的是74LS154译码芯片及其外围器件构成。该模块电路结构简单易于控制，Ql选用IRF640N，当电池电压过高时，MCU给出信号，经过光耦打开MOS管，Rl，R2开始消耗电池电量，直至此节电池电压与其它电池平均电量相当时停止。
[0033]所述通讯模块5，如图4所示，采用的是RS485通信芯片及其外围电路构成。该模块主要由MAX485芯片及其外围电路组成，在设计中选用了 BAT54S芯片可抵抗浪涌和抑制瞬态杂波的影响。
[0034]所述人机交互模块4，主要由IXD(12864点阵)、按键、蜂鸣器及其外围电路构成。
[0035]如图6所示为本实用新型多节锂电池充电管理装置的工作原理流程图。装置系统上电后开始运行，首先进行系统的初始化，然后由电压电流采集模块3采集各个单体电池的电压、电流值，该采集得的参数输送给微控制单元I，由微控制单元I计算各节电池SOC值并在人机交互模块4的液晶上显示。根据SOC值判断各个单体电池是否过充，如果过充则启动均衡模块2，否则判断充电是否完成，如果没有完成，则返回电压电流采样继续循环，直至充电完成。
[0036]以上所述仅为本新型的优选实施例，凡跟本新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本新型权利要求的范围。
【主权项】
1.一种低成本多节锂电池充电管理装置，其特征在于:主要包含微控制单元、电压电流采集模块、均衡模块及人机交互模块;微控制单元的控制端经由均衡模块电连接锂电池组的控制输入端；电压电流采集模块的采集端电连接锂电池组，该电压电流采集模块的输出端电连接微控制单元的输入端，微控制单元的输出端电连接人机交互模块的输入端。2.如权利要求1所述的一种低成本多节锂电池充电管理装置，其特征在于:所述微控制单元的主控芯片采用MC9S08AC60。3.如权利要求1所述的一种低成本多节锂电池充电管理装置，其特征在于:所述电压电流采集模块包括有多路单端电压采集模块和一路单端电流采集模块。4.如权利要求1所述的一种低成本多节锂电池充电管理装置，其特征在于:所述充电管理装置还包括通讯模块和上位机，该通讯模块双向电连接于微控制单元与上位机之间。
【专利摘要】本实用新型公开一种低成本多节锂电池充电管理装置，主要包含微控制单元、电压电流采集模块、均衡模块及人机交互模块；微控制单元的控制端经由均衡模块电连接锂电池组的控制输入端；电压电流采集模块的采集端电连接锂电池组，该电压电流采集模块的输出端电连接微控制单元的输入端，微控制单元的输出端电连接人机交互模块的输入端。本新型锂电池充电管理装置结构设计简洁合理，管理精准、稳定、可靠，而且具有成本低优势，实用性强。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN205283160
【申请号】CN201520790816
【发明人】万志群, 郑雪钦, 王春阳
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年10月14日