储能设备专用电池管理主机的制作方法

本实用新型涉及一种电池组管理装置，具体涉及一种储能设备专用电池管理主机。

背景技术：

电池组管理装置需要测量电池的电流电压等参数进行状态监控，现有装置的都是一体式的，通过管理装置对电池组进行集中管理，但一体式的管理装置，测量线路比较长，容易存在干扰，干扰对测量数据的准确性有较大影响，这种情况主动均衡的电流会很小或没有，因为线路上会产生压降，而且数据多采用spi或串口进行传输，该传输方式时序要求高，耗时较长，容易出现死机现象，基于此，申请人提出了直接设置在单体电池上管理从机，管理从机可以对单体电池的参数(主要包括温度和电压)进行检测，但由于电池组的单体电池数量众多，需要对各管理从机进行集中管控。另外，当前电池组内采用的是小电流主动均衡或被动均衡，均衡效果差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种储能设备专用电池管理主机，可集中获取各管理从机的采集数据，并为容量偏低的单体电池及时提供大电流均衡，延长电池使用寿命。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述储能设备专用电池管理主机，包括直流电压转换电路、均衡电源、从机供电电源、cpu供电电源、主机通信电路、存储模块和主机cpu，所述输入电源接入直流电压转换电路的电源输入端，直流电压转换电路设有两路电压输出，一路输出经稳压电路和滤波电路后作为cpu供电电源为主机cpu供电，另一路输出作为控制均衡电源和从机供电电源的控制电源；

从机供电电源包括从机开关控制电路和从机供电电路，所述从机开关控制电路输入端连接cpu的i/o口，所述从机开关控制电路输出端串接从机继电器线圈，从机继电器常开触点串入从机供电电路；

均衡电源包括均衡开关控制电路和均衡供电电路，所述均衡开关控制电路包括通过光耦隔离的两级三极管驱动电路，一级三极管q4基极连接主机cpu的i/o口，二级三极管q6集电极通过均衡继电器线圈连接至直流电压转换电路输出电源正极，二级三极管q6发射极接地，所述均衡继电器常开触点串联在输入电源和高频变压器t1一次线圈正极之间，高频变压器t1一次线圈负极接mos管q3漏极，mos管q3源极接地，所述mos管q3栅极连接均衡供电pwm调整电路输出端，所述高频变压器t1二次线圈经整流电路、储能电感和滤波电路输出均衡电压。

本实用新型集成了三个电源，分别是均衡电源、从机供电电源和自身工作需要的cpu供电电源。直流电压转换电路将输入端电压值较高的直流电压转换为两路12v直流电，一路为主机cpu、主机通信电路和存储模块供电，另一路为从机供电电源和电池均衡电源提供所需的控制电源。均衡电源用于单体电池的主动均衡，需要接入均衡电源时，主机cpu的i/o口输出高电平，三极管驱动电路接通均衡继电器线圈的导通回路，均衡继电器常开触点吸合，在均衡供电pwm调整电路的调整下输出稳定的均衡电源，储能电感能增加均衡电源的输出能力，实现最大10a的均衡电流，对电池实现真正的均衡修复，从机供电电源用于为管理从机供电，需要时，主机cpu通过从机开关控制电路控制从机继电器线圈上电，从机继电器常开触点吸合，从机供电电路导通，从机供电电源对管理从机输出供电电压，主机通信电路用于实现与管理从机的信息交互，在不需要从机供电或均衡时，切断相应电源，以降低设备功耗。本实用新型的技术方案仅限于储能设备专用电池管理主机，其功能模块只要能够实现自供电、从机供电输出、均衡电源大功率输出及与管理从机的通信即可，不涉及从机方面的技术内容，不对从机的结构进行详述或特别限定。

优选地，所述直流电压转换电路包括pwm控制芯片u2、电压反馈电路、mos管q10输出电路及变压器，输入电源接入pwm控制芯片u2的电源输入端，通过pwm控制芯片u2电压输出端连接mos管q10栅极，mos管q10漏极和输入电源正极之间接入变压器t2一次侧线圈，变压器t2二次侧设置两个线圈，mos管q10源极接地，变压器t2二次侧线圈输出电压通过电压反馈电路反馈至pwm控制芯片，一般输入电源的电压值为48v，通过pwm控制芯片u2控制mos管q10的脉宽，从而控制变压器t2二次线圈的输出电压，两个二次线圈的输出电压相同，均为12v，通过电压反馈电路反馈变压器t2二次侧的输出电压反馈至pwm控制芯片u2，进而控制其输出功率。

优选地，所述均衡供电pwm调整电路包括电源输入端、均衡供电pwm控制器u4、mos管q3、均衡供电电压反馈电路和电源输出端，所述均衡供电pwm控制器u4的vcc管脚接电源输入端，均衡供电pwm控制器u4的rt/ct管脚接振荡器，由均衡供电pwm控制器u4的参考电压输出端为振荡器提供电源，均衡供电pwm控制器u4电压输出端连接mos管q3栅极，均衡供电pwm控制器u4的误差放大输出管脚通过光耦连接均衡供电反馈电路，均衡电压为均衡供电反馈电路提供基准电压，振荡器通过均衡供电pwm控制器u4控制mos管q3的脉宽，从而控制输出电压，均衡供电pwm控制器u4均衡供电电压反馈电路的反馈信号实时调整，均衡供电pwm控制器u4的电压输出端控制mos管q3的导通与关断。

优选地，所述电源输入端通过稳压电路连接至均衡供电pwm控制器u4的vcc管脚，均衡供电pwm控制器u4提供电源。

优选地，所述mos管q3源极通过反馈电阻r9接地，反馈电阻和mos管q3源极与反馈电阻r9之间设置反馈信号线，反馈信号线连接至均衡供电pwm控制器u4的过电流保护引脚，如电阻r9的电压达到一定的高度，可关闭均衡供电pwm控制器u4的电压输出端的输出波形。

优选地，所述变压器t1一次线圈两端并接高频续流电路，使变压器t1的一次线圈的反向电流反馈给电源网络。

优选地，所述从机开关控制电路包括通过光耦隔离的两级三极管驱动电路，一级三极管q5基极连接主机cpu的i/o口，二级三极管q7集电极通过从机继电器线圈连接至直流电压转换电路输出电源正极，二级三极管q7发射极接地，所述从机继电器常开触点串联在输入电源和mos管q1漏极之间，所述mos管q1栅极连接从机供电pwm调整电路输出端，mos管q1源极通过储能电感和滤波电容输出从机供电电压；需要接入从机供电电源时，主机cpu的i/o口输出高电平，三极管驱动电路接通从机继电器线圈的导通回路，从机继电器常开触点吸合，在从机供电pwm调整电路的调整下输出稳定的从机供电电源。

优选地，所述从机供电pwm调整电路包括电源输入端、从机供电pwm控制器、mos管、从机供电反馈电路和电源输出端，所述从机供电pwm控制器的vcc管脚接电源输入端，从机供电pwm控制器的rt/ct管脚接振荡器，由从机供电pwm控制器的参考电压输出端为振荡器提供电源，从机供电pwm控制器电压输出端连接mos管q1栅极，从机供电pwm控制器的误差放大输出管脚通过光耦连接从机供电反馈电路，电源输出端的输出的电源为从机供电反馈电路提供基准电压，从机供电pwm调整电路与均衡供电pwm调整电路结构及工作原理相同，此处不赘述。

优选地，所述主机通信电路包括can芯片，can芯片发送数据输入端和接收数据输出端均与处理器相连，can芯片的低电平can电压输入/出端和接地端之间连接并联的瞬态抑制二极管和下拉电阻，高电平can电压输入/出端和接地端之间连接并联的瞬态抑制二极管和上拉电阻，上拉电阻和下拉电阻可保证信号电平的准确，瞬态抑制二极管可防止信号干扰，保证信号传输的准确性。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可集中获取各管理从机的采集数据，并为容量偏低的单体电池及时提供大电流均衡，延长电池使用寿命。设备集成了三个电源，分别是均衡电源、从机供电电源和自身工作需要的cpu供电电源。直流电压转换电路将输入端电压值较高的直流电压转换为两路12v直流电，一路为主机cpu、主机通信电路和存储模块供电，另一路为从机供电电源和电池均衡电源的控制电源。均衡电源用于单体电池的主动均衡，需要接入均衡电源时，主机cpu的i/o口输出高电平，三极管驱动电路接通均衡继电器线圈的导通回路，均衡继电器常开触点吸合，在均衡供电pwm调整电路的调整下输出稳定的均衡电源，储能电感能增加均衡电源的输出能力，实现最大10a的均衡电流，对电池实现真正的均衡修复，从机供电电源用于为管理从机供电，需要时，主机cpu通过从机开关控制电路控制从机继电器线圈上电，从机继电器常开触点吸合，从机供电电路导通，从机供电电源对管理从机输出供电电压。

附图说明

图1是直流电压转换电路结构图。

图2是从机开关控制电路结构图。

图3是均衡开关控制电路、均衡供电电路及从机供电电电路结构图。

图4是主机cpu、cpu供电电源主机通信电路及储存模块电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-4所示，本实用新型储能设备专用电池管理主机，所述包括直流电压转换电路、均衡电源、从机供电电源、cpu供电电源、主机通信电路、存储模块和主机cpu，所述输入电源接入直流电压转换电路的电源输入端，直流电压转换电路设有两路电压输出，一路输出经稳压电路和滤波电路后作为cpu供电电源为主机cpu供电，另一路输出作为控制均衡电源和从机供电电源的控制电源；

从机供电电源包括从机开关控制电路和从机供电电路，所述从机开关控制电路输入端连接cpu的i/o口，所述从机开关控制电路输出端串接从机继电器线圈，从机继电器常开触点串入从机供电电路；

均衡电源包括均衡开关控制电路和均衡供电电路，所述均衡开关控制电路包括通过光耦隔离的两级三极管驱动电路，一级三极管q4基极连接主机cpu的i/o口，二级三极管q6集电极通过均衡继电器线圈连接至直流电压转换电路输出电源正极，二级三极管q6发射极接地，所述均衡继电器常开触点串联在输入电源和高频变压器t1一次线圈正极之间，高频变压器t1一次线圈负极接mos管q3漏极，mos管q3源极接地，所述mos管q3栅极连接均衡供电pwm调整电路输出端，所述高频变压器t1二次线圈经整流电路、储能电感和滤波电路输出均衡电压。

如图1所示，所述直流电压转换电路包括pwm控制芯片u2、电压反馈电路、mos管q10输出电路及变压器，输入电源接入pwm控制芯片u2的电源输入端，通过pwm控制芯片u2电压输出端连接mos管q10栅极，mos管q10漏极和输入电源正极之间接入变压器t2一次侧线圈，变压器t2二次侧设置两个线圈，mos管q10源极接地，变压器t2二次侧线圈输出电压通过电压反馈电路反馈至pwm控制芯片。

48v输入电压经直流电压转换电路转换为2路12v输出电压，一路输出控制两个继电器常开触点的吸合与关断，进而控制均衡电源和从机供电电源的工作状态，另一路进行2组稳压，一组为3.3v，为主机cpu供电，一组为5v，为主机通信电路和存储模块供电，电阻r51和电容c13组成时基电路，振荡频率75.8khz,电阻r52、r53、r59和电容c14、c15构成电压反馈电路，如果变压器t2二次线圈输出的12v下降，pwm控制芯片u2的1脚电位升高，pwm控制芯片u2的6脚输出75.8khz控制波占空比增加，保持变压器t2二次线圈输出的12v不变；如果变压器t2二次线圈输出的12v上升，pwm控制芯片u2的1脚电位降低，pwm控制芯片u2的6脚输出75.8khz控制波占空比降低保持变压器t2二次线圈输出的12v不变，三极管q9、电阻r50、二极管d6将pwm控制芯片u2内部产生的过高频峰值电压释放掉，保护pwm控制芯片u2的正常工作，与pwm控制芯片u2的8脚基准电源形成回路，pwm控制芯片u2的3脚是电流反馈，如电阻r22的电压达到一定的高度，可关闭pwm控制芯片u2的6脚输出波形，暂停供电，电阻r21和电容c9组成rc滤波电路。

如图3所示，均衡供电pwm调整电路包括电源输入端、均衡供电pwm控制器u4、mos管q3、均衡供电电压反馈电路和电源输出端，所述均衡供电pwm控制器u4的vcc管脚接电源输入端，均衡供电pwm控制器u4的rt/ct管脚接振荡器，由均衡供电pwm控制器u4的参考电压输出端为振荡器提供电源，均衡供电pwm控制器u4电压输出端连接mos管q3栅极，均衡供电pwm控制器u4的误差放大输出管脚通过光耦连接均衡供电反馈电路，均衡电压为均衡供电反馈电路提供基准电压，均衡供电pwm控制器u4采用uc3845，电阻r1和电容c52组成时基电路振荡频率75.8khz，通过均衡供电pwm控制器u4控制mos管q3的脉宽，从而控制输出电压，电阻r62、r63和电容c56、稳压管u7组成设定的基准电压与光耦p1构成反馈，基准电压下降，光耦p1导通强度变小，均衡供电pwm控制器u4的1脚电位升高，均衡供电pwm控制器u4的6脚输出75.8khz控制波占空比增加，基准电压升高，光耦p1导通强度变大，均衡供电pwm控制器u4的1脚电位降低，均衡供电pwm控制器u4的6脚输出75.8khz控制波占空比减少，基准电压降低，以保持基准恒定，均衡供电pwm控制器u4的6脚输出控制控制mos管q3的导通与关断，均衡供电pwm控制器u4的3脚是电流反馈，如电阻r9的电压达到一定的高度，可关闭均衡供电pwm控制器u4的6脚输出波形；电阻r5-r6、稳压管w1和电容c1组成稳压电源，接至均衡供电pwm控制器u4的7脚，为均衡供电pwm控制器u4提供电源，二极管d2、电容c2和电阻r7-r8组成高频续流电路，使高频变压器t1一次绕组的反向电流反馈给电源网络，二极管d3使高频变压器t1绕组感生的反向电势形成回路，d4、d5为高频整流二极管，对高频交流进行整流，l1为储能电感，增加高频变压器t1二次绕组的输出能力，电容c3和c4为滤波电解电容，可使输出电压更加稳定；mos管q3源极通过反馈电阻r9接地，反馈电阻和mos管q3源极与反馈电阻r9之间设置反馈信号线，反馈信号线连接至均衡供电pwm控制器u4的过电流保护引脚，如电阻r9的电压达到一定的高度，可关闭均衡供电pwm控制器u4的电压输出端的输出波形。

如图2所示，从机开关控制电路包括通过光耦隔离的两级三极管驱动电路，一级三极管q5基极连接主机cpu的i/o口，二级三极管q7集电极通过从机继电器线圈连接至直流电压转换电路输出电源正极，二级三极管q7发射极接地，所述从机继电器常开触点串联在输入电源和mos管q1漏极之间，所述mos管q1栅极连接从机供电pwm调整电路输出端，mos管q1源极通过储能电感和滤波电容输出从机供电电压；需要接入从机供电电源时，主机cpu的i/o口输出高电平，三极管驱动电路接通从机继电器线圈的导通回路，从机继电器常开触点吸合，在从机供电pwm调整电路的调整下输出稳定的从机供电电源；从机供电pwm调整电路包括电源输入端、从机供电pwm控制器、mos管、从机供电反馈电路和电源输出端，所述从机供电pwm控制器的vcc管脚接电源输入端，从机供电pwm控制器的rt/ct管脚接振荡器，由从机供电pwm控制器的参考电压输出端为振荡器提供电源，从机供电pwm控制器电压输出端连接mos管q1栅极，从机供电pwm控制器的误差放大输出管脚通过光耦连接从机供电反馈电路，电源输出端的输出的电源为从机供电反馈电路提供基准电压，从机供电pwm调整电路与均衡供电pwm调整电路结构及工作原理相同，此处不赘述。

如图4所示，主机通信电路包括can芯片，can芯片发送数据输入端和接收数据输出端均与处理器相连，can芯片的低电平can电压输入/出端和接地端之间连接并联的瞬态抑制二极管和下拉电阻，高电平can电压输入/出端和接地端之间连接并联的瞬态抑制二极管和上拉电阻，上拉电阻和下拉电阻可保证信号电平的准确，瞬态抑制二极管可防止信号干扰，保证信号传输的准确性。

本实用新型集成了三个电源，分别是均衡电源、从机供电电源和自身工作需要的cpu供电电源。直流电压转换电路将输入端电压值较高的直流电压转换为两路12v直流电，一路为主机cpu、主机通信电路和存储模块供电，另一路为控制均衡电源和从机供电电源的控制电源。均衡电源用于单体电池的主动均衡，需要接入均衡电源时，主机cpu的i/o口输出高电平，三极管驱动电路接通均衡继电器线圈的导通回路，均衡继电器常开触点吸合，在均衡供电pwm调整电路的调整下输出稳定的均衡电源，储能电感能增加均衡电源的输出能力，实现最大10a的均衡电流，对电池实现真正的均衡修复，从机供电电源用于为管理从机供电，需要时，主机cpu通过从机开关控制电路控制从机继电器线圈上电，从机继电器常开触点吸合，从机供电电路导通，从机供电电源对管理从机输出供电电压，主机通信电路用于实现与管理从机的信息交互，在不需要从机供电或均衡时，切断相应电源，以降低设备功耗。本实用新型的技术方案仅限于储能设备专用电池管理主机，其功能模块只要能够实现自供电、从机供电输出、均衡电源大功率输出及与管理从机的通信即可，不涉及从机方面的技术内容，不对从机的结构进行详述或特别限定。