一种电池充放电管理装置的制作方法

本实用新型涉及电气装置领域，更具体地，涉及一种电池充放电管理装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，各种使用充电电池的设备，诸如手机、电脑等使用范围越来越广泛。在对电池进行充电放电操作时，需要提供不同规格的充电器来满足不同充电工况和放电工况的需求。

现在市场上常见的充电器，在充电时，也就是由外部电源供电到电池中时，其充电电压被调校为只能为一种固定型号电池充电，对供电电压，电池电压要求严格，不能很好的适应各种场景。

在放电时，也就是由电池向外部设备供电时，需要单独的稳压装置，而这一装置在多数情况下是需要额外提供的

多功能充电器体积庞大，充电和放电过程对电池的参数指示不够明确，保护不全面。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种电池充放电管理装置，通过设置多个DC\DC模块，实现对外部电源和外部设备电压的广泛支持。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种电池充放电管理装置，其特征在于，包括主控模块，储存模块，显示模块，采集模块，第一DC\DC模块，第二DC\DC模块，第三DC\DC模块以及电池端、一个USB输入接口，一个或多个USB输出接口和一个或多个按键，

主控模块与按键、存储模块、显示模块、三个DC\DC模块、保护模块、采集模块分别单独相连，主控接受按键传送的来自使用者的控制命令，接受采集模块采集的数据，并控制储存模块，显示模块，第一DC\DC模块，第二DC\DC模块，第三DC\DC模块；

存储模块接受主控模块控制，存储电池容量信息、设定参数和运行状况；

显示模块接受主控模块控制，显示电池电量，电池状态，充放电参数；

采集模块采集输入端和输出端的电流电压信息、电池的温度信息并传送至主控模块；

第一DC\DC变换模块将USB输入接口连接的外部电源所输入的电压稳定在设定电压；

第二DC\DC变换模块与第一DC\DC变换模块相连，并与电池端相连，用于将第一DC\DC变换模块转换后设定电压变化为电池所需的恒定电流或者恒定电压，并通过电池端对电池进行充电作业；

第三DC\DC变换模块通过电池端与电池相连，并与一个或多个USB输出接口相连，用于将电池所提供的恒定电流或者恒定电压转化为外部设备所需的恒定电流或者恒定电压；

优选地，所述主控模块的供电是由外部电源或电池提供的，自动选择电压高者。

优选地，所述主控模块接受采集模块采集的输入端和输出端的电流电压信息、电池的温度信息，并可通过低温保护、过温保护、过压保护、欠压保护、短路保护或过流保护方式对电池进行保护。

优选地，所述存储模块内存储的信息可由上位机通过USB输入接口进行修改，或通过按键输入进行修改。

优选地，USB输入接口还设置有自恢复保险丝对电池充放电管理装置和电池提供保护。

从上述技术方案可以看出，本实用新型通过设置多个DC/DC转换装置和主控模块，具有为多种化学形式的电池提供充电和放电功能，与此同时提供多种电池保护机制，在通用接口的设置下，还能实现工程参数实时显示和体积小巧的显著特点。

附图说明

图1是本实用新型的电池充放电管理装置的框架结构示意图；

图2是本实用新型实施例中主控模块供电选择逻辑示意图；

图3是本实用新型实施例中DC\DC连接关系示意图；

图4是本实用新型实施例中INA219电压电流采集的电路示意图；

图5是本实用新型实施例中电阻分压采集电压的电路示意图；

图6是本实用新型实施例中GND端串联采样电阻采集电流的电路示意图；

图7是本实用新型实施例中的电池充放电管理装置的外观接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本实用新型的实施方式时，为了清楚地表示本实用新型的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本实用新型的限定来加以理解。

现有的充电器，根据充电对象即电池的特点，可分为以下三类：

锂电池充电器，外部电源为220V市电输入，为锂电池充电，充电后LED指示充电完成。能够充电的电池形式单一，参数显示简单，保护功能不全。

移动电源，由锂电池供电，为手机等移动电子设备充电。只支持锂电池供(充)电。

镍氢电池充电器，为单节或多节镍氢电池充电。重点速度缓慢，充电形式单一，无反向电池供电功能。

在以下本实用新型的具体实施方式中，请参阅图1和图7，图1是本实用新型框架结构示意图，图7是接口外观图。如图所示。

一种电池充放电管理装置，包括主控模块，储存模块，显示模块，采集模块，第一DC\DC模块，第二DC\DC模块，第三DC\DC模块以及电池端1、一个USB输入接口2，一个或多个USB输出接口(4、5)和一个或多个按键6，其特征在于：

主控模块与按键、存储模块、显示模块、三个DC\DC模块、保护模块、采集模块分别单独相连，主控接受按键传送的来自使用者的控制命令，接受采集模块采集的数据，并控制储存模块，显示模块，第一DC\DC模块，第二DC\DC模块，第三DC\DC模块。

主控使用型号为STM32F103C8T6的单片机芯片，可分别由电池或输入电源供电，自动选择使用电压高者，如图2所示。主控部分主要负责协调控制其他部分工作。

存储模块接受主控模块控制，存储电池容量信息、设定参数和运行状况。

所述存储模块内存储的信息可由上位机通过USB输入接口2进行修改，或通过按键6输入进行修改。更改后的参数保存在存储单元内，下次使用自动设置，无需重复设置。存储模块使用型号为AT24C02的EEPROM芯片，通过IIC总线和主控部分相连，存储容量信息、设定参数和运行状况。

显示模块接受主控模块控制，显示电池电量，电池状态，充放电参数。本实用新型实施例采用OLED显示模块3，显示电池充电的实时参数，以及指示电量信息，通过IIC总线和主控部分连接的128*64OLED屏幕实现。

采集模块采集输入端和输出端的电流电压信息、电池的温度信息并传送至主控模块。

如图4～6所示，出入端和电池接口端的电压电流采集使用型号为INA219的芯片采集，芯片通过IIC总线连接在单片机上。输出端的电压采集使用电阻分压的方式，单片机通过ADC采集得到输出电压，电流由串联在输出GND端的采样电阻，通过单片机的ADC采集，内部程序换算得到电流值。在电池的NTC电阻、与NTC并联的电容和串联的分压电阻构成温度采集电路。当温度变化是由于NTC的阻值发生变化，采集点的电压发生变化，由单片机ADC采集后换算成温度值。

主控模块接受采集模块采集的输入端和输出端的电流电压信息、电池的温度信息，并可通过低温保护、过温保护、过压保护、欠压保护、短路保护、过流保护方式对电池进行保护。主控模块采集相关参数(电压、电流、温度)，当有参数超出(低于)报警值时，单片机控制停止DC\DC工作，起到保护作用。

如图3所示，第一DC\DC变换模块(即图3中的升压DC\DC)将USB输入接口连接的外部电源所输入的电压稳定在设定电压。该设备使用型号为AD5245的数字电位器调节输出电压。

第二DC\DC变换模块(即图3中的恒压恒流DC\DC)与第一DC\DC变换模块相连，并与电池端相连，用于将第一DC\DC变换模块转换后设定电压变化为电池所需的恒定电流或者恒定电压，并通过电池端对电池进行充电作业。第二DC\DC变换模块由单片机输出的PWM控制。

第三DC\DC变换模块(即图3中的输出DC\DC)通过电池端与电池相连，并与一个或多个USB输出接口相连，用于将电池所提供的恒定电流或者恒定电压转化为外部设备所需的恒定电流或者恒定电压。本实施例中，第三DC\DC变换模块稳定输出5V电压供给输出USB接口。

本实施例中，电池端为两个大电流焊盘，方便焊接各种电池或者连接器。本实施例中，电池端可恒流恒压输出DC1V-8V/2A(可调)的电压，为不同化学形式的电池充电。本实施例中，可为DC1.2-DC7.8V(标称)的电池、串连电池组或并联电池组供电，电池材质可以为锂电池、锂硫电池、镍氢电池等。

USB输入接口2，其接口类型为USB TPYE-C，通过该接口可为电池充电，也同时作为调试接口，通过上位机软件设定相关参数，监控充放电参数。本实施例中，USB输入接口可接受DC4V-9V的输入电压，在外部电源供电不足时会减小或关闭充电电流保护外部输入电源。USB输入接口还设置有自恢复保险丝对电池充放电管理装置和电池提供保护。

输出接口的接口类型为USB TPYE-A，本实施例包括两个USB输出接口5或4，输出稳定的供给移动设备使用的电压，最大提供5V/3A的输出功率。

在本实用新型实施例中，按键6数量为一个，可以进行单击，双击，长按等物理操作，用来设置和查看各项参数。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。