一种高效智能背负式电池包管理电路的制作方法

本发明涉及电池包应用技术领域，具体的说涉及一种高效智能背负式电池包管理电路。

背景技术：

锂电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长的优点。因此，在日常生活中，锂电池随处可见，其广泛应用于电动汽车、电动车、手机、电动工具等。

现有电动工具大多为手持式，重量较轻。但是，这也导致手持式电池包的容量较低、电压较低，不能支持功率较大的设备，同时，工作的时间也比较短。为了让电动工具使用更长的时间，拥有更大的功率，由此设计出更大重量的电池包，但是不再适合手持，就有了背负式电池包的设计。而一般的背负式电池包管理电路结构简单、安全性低、不能有效管理电路并保护操作人员安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效智能背负式电池包管理电路，用以克服上述问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效智能背负式电池包管理电路，包括充电器、控制器、电池包、二级保护电路、充电控制电路、放电控制电路、预放电控制电路、电源控制电路、模拟前端电路、扩展接口模块、控制模块、电压转化电路、温度采集阵列、陀螺仪模块以及通讯模块，所述充电器与充电控制电路以及通讯模块连接；所述控制器与放电控制电路、预放电控制电路以及通讯模块连接；所述充电控制电路还与二级保护电路、电压转换电路连接；所述放电控制电路还与电压转换电路连接；所述预放电控制电路还与温度采集阵列、陀螺仪模块以及通讯模块连接；所述二级保护电路还与电池包连接；所述电池包还与电源控制电路以及模拟前端电路连接；所述模拟前端电路还与控制模块以及电压转化电路连接；所述控制模块包括mcu模块，控制模块还与扩展接口模块、电压转化电路、温度采集阵列、陀螺仪模块以及通讯模块连接。

进一步的，所述电池包包括112块电芯，采用14串8并的方式连接，电池包先用绝缘电胶布顺时针缠绕，再用塑料胶布逆时针缠绕，最后装在铝合金外壳内部。

进一步的，所述温度采集阵列不少于8路温度检测电路，每一路温度检测电路包括温度传感器、信号预处理电路、模数转换电路，温度传感器、信号预处理电路、模数转换电路依次连接，模数转换电路与控制模块连接，其中，一路设置在充电控制电路，一路设置在放电控制电路，一路设置在预放控制电路，一路设置在充电器，一路设置在控制器，其余均匀设置在电池包各个位置。

进一步的，所述电源控制电路设置有保险丝，能在短路或过流时自动熔断。

进一步的，所述控制模块通过充电器和控制器通过通讯模块来控制电池包的激活与关闭，通过通讯模块来判断电池包是处于充电模式还是放电模式，并控制充电器和控制器的工作状态。

进一步的，所述通讯模块为串口通讯或i2c通讯，但不限于以上通讯方式。

进一步的，所述模拟前端电路可采集所述电池包的总电流、总电压以及每个电池的电压、电路。

本发明的有益效果是：

(1)本发明具有结构简单、设计合理、安装维护快捷的优点；

(2)本发明的技术方案中，设置有控制模块，控制模块具有控制智能、使用方便的优点；

(3)本发明的技术方案中，设置多重保护电路，具有安全性高的优点。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明电池包包裹结构示意图；

图3是本发明温度采集电路的结构示意图；

图4是本发明mcu模块的结构示意图；

图中，1-充电器；2-控制器；3-电池包；4-二级保护电路；5-充电控制电路；6-放电控制电路；7-预放电控制电路；8-电源控制电路；9-模拟前端电路；10-扩展接口模块；11-控制模块；12-电压转化电路；13-温度采集阵列；14-陀螺仪模块；15-以及通讯模块；16-电芯；17-绝缘电胶布；18-塑料胶布；19-铝合金外壳；20-温度传感器；21-信号预处理电路；22-温度传感器；23-mcu模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1，图1是本发明的系统结构示意图；图2是本发明电池包包裹结构示意图；图3是本发明温度采集电路的结构示意图；图4是本发明mcu模块示意图。

图1示出了根据本发明的实施例的结构框图，从图中可以看出，一种高效智能背负式电池包管理电路，包括充电器1、控制器2、电池包3、二级保护电路4、充电控制电路5、放电控制电路6、预放电控制电路7、电源控制电路8、模拟前端电路9、扩展接口模块10、控制模块11、电压转化电路12、温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15，所述充电器1与充电控制电路5以及通讯模块15连接；所述控制器2与放电控制电路6、预放电控制电路7以及通讯模块15连接；所述充电控制电路5还与二级保护电路4、电压转换电路12连接；所述放电控制电路6还与电压转换电路12连接；所述预放电控制电路7还与控制模块11，温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15连接；所述二级保护电路4还与电池包3连接；所述电池包3还与电源控制电路8以及模拟前端电路9连接；所述模拟前端电路9还与控制模块11以及电压转化电路12连接；所述控制模块11包括mcu模块23，控制模块11还与扩展接口模块10、电压转化电路12、温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15连接。

所述电池包3包括112块电芯16，采用14串8并的方式连接，电池包3先用绝缘电胶布17顺时针缠绕，再用塑料胶布18逆时针缠绕，最后装在铝合金外壳19内部。

所述温度采集阵列13不少于8路温度检测电路，每一路温度检测电路包括温度传感器20、信号预处理电路21、模数转换电路22，温度传感器20、信号预处理电路21、模数转换电路22依次连接，模数转换电路22与控制模块11连接，其中，一路设置在充电控制电路5，一路设置在放电控制电路6，一路设置在预放控制电路7，一路设置在充电器1，一路设置在控制器2，其余均匀设置在电池包3各个位置。每一路温度检测电路用于检测该点的温度，温度传感器20用于探测该点温度，信号预处理电路21用于对温度传感器20输出的模拟信号进行整形放大滤波，模数转换电路22用于对温度传感器20输出的模拟信号转化为数字信号。

所述电源控制电路8设置有保险丝，能在短路或过流时自动熔断。保险丝能在过流或短路时自动熔断，能有效对装置进行保护。

所述陀螺仪模块14包括陀螺仪，陀螺仪的电源引脚与电源vcc(3.3v)直接连接，陀螺仪工作在数字信号输出模式并通过spi串行通信口将输出的数字信号传递给控制模块11。陀螺仪模块14能对装置的倾斜角度进行测量，当装置倾斜或者跌落时，控制模块11则自动关断充电或者放电，保护装置和工作人员。

所述控制模块11通过充电器1和控制器2通过通讯模块15来控制电池包3的激活与关闭，通过通讯模块15来判断电池包3是处于充电模式还是放电模式，并控制充电器1和控制器2的工作状态。

所述通讯模块15为串口通讯或spi通讯。通讯模块15用于通讯，串口通讯或者spi具有通讯稳定、速度快、结构简单的优点。

所述模拟前端电路9可采集所述电池包3的总电流、总电压以及每个电池的电压、电路。模拟前端电路能对装置各个部分的电路进行监控。

工作原理：本发明包括充电器1、控制器2、电池包3、二级保护电路4、充电控制电路5、放电控制电路6、预放电控制电路7、电源控制电路8、模拟前端电路9、扩展接口模块10、控制模块11、电压转化电路12、温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15，所述充电器1与充电控制电路5以及通讯模块15连接；所述控制器2与放电控制电路6、预放电控制电路7以及通讯模块15连接；所述充电控制电路5还与二级保护电路4、电压转换电路12连接；所述放电控制电路6还与电压转换电路12连接；所述预放电控制电路7还与控制模块11，温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15连接所述二级保护电路4还与电池包3连接；所述电池包3还与电源控制电路8以及模拟前端电路9连接；所述模拟前端电路9还与控制模块11以及电压转化电路12连接；所述控制模块11包括mcu模块23，控制模块11还与扩展接口模块10、电压转化电路12、温度采集阵列13、陀螺仪模块14以及通讯模块15连接。

充电器1用于对本发明进行充电。控制器2用于进行控制。放电控制电路6用于对放电过程进行控制。充电控制电路5用于对充电过程进行控制。二级保护电路4用于对充电过程进行二级保护。电池包3包括多块电池。模拟前端电路9可采集所述电池包3的总电流、总电压以及每个电池的电压、电路。控制模块11用于控制整个装置。电压转换电路12用于将模拟信号转化为数字信号。

控制模块11通过模拟前端电路9采集电池组的电压和电流信息，如果发生过压，欠压，过流等状态则会进行对应的控制保护。控制模块11采集充电器1的电压，如果充电器1电压异常，则会做对应的控制保护。当软件过压失效时且超过二级保护电路4的过压电压，二级保护电路4则会控制充电控制电路5关闭充电。当软件欠压失效且低于硬件欠压电压，预放电控制电路7则会自动关闭放电过程。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。