一种低成本电池管理系统的制作方法

本实用新型涉及一种低成本电池管理系统，属于电池安全防护领域，特别是电压采样专用ic和微控制器相结合电池管理系统。

背景技术：

随着动力电池及组合电池在日常工作生活中不断得到应用，电池的成本不断下降，这就需要一套低成本、高安全性的电池管理系统。

目前从公开的资料中，以及芯片供应商中，应用最多的是采用集成芯片模拟前端作为电池管理系统的核心,

例如中国专利cn205985247u公开了一种采用ml.5235模拟前端的电池管理系统；cn2061171930公开了一种采用控制ic的电池管理系统；

gn2053043390公开了一种采用b07694003模拟前端的电池管理系统；以及，

cn109031151a一种低成本电池串检测装置机检测方法。采用模拟前端进行电池管理和检测有很多弊端,存在安全隐患，同时成本也很高。模拟前端内部使用模拟电路，数字电路和软件相结合的方式进行管理和控制，当出现异常时，软件出现故障，无法进行正常操作流程，造成设备故障停机，或造成模拟前端误操作，前端控制异常，例如单节电压采样异常，均衡异常等，发出误动作指令。

还有类似于cn109031151a一种低成本电池串检测装置机检测方法，采用分立器件来采集电池电压，采样回路串接二极管，电压的采集精度受到很大的影响，容易产生误触发，造成故障，同时，出现浪涌情况下，mcu受到冲击，存在隐患。

模拟前端失效或mcu失效都会造成事故，模拟前端失效，mcu发出故障信息，mcu故障，系统无法正常控制，过充，过放和过流都会发生，安全性得不到保障。

所以，在降低成本的时候，不能以牺牲安全性为代价，需要通过优化设计来降低系统成本。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足,本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种低成本电池管理系统。

本实用新型技术问题通过下述技术方案解决：一种低成本电池管理系统,包括电池、微控制器电路、充放电接口控制电路、低功耗控制电路、供电电路、正极接口和负极接口，其中，还包括电压采样专用ic，所述的电压采样专用ic串联在电池和微控制器电路之间，所述的供电电路与低功耗控制电路分别通过微控制器电路串联在电池和正极接口之间，供电电路与低功耗控制电路两者并联在正极接口和微控制器电路之间，充放电接口控制电路串联在电池组和负极接口之间，正极接口外接负载，电压采样专用ic和微控制器电路相连，分别控制充放电接口控制电路。

本实用新型采用可独立工作的电压采样专用ic与微控制器电路结合的方式，控制充放电控制电路，有效降低了电池管理系统的成本，安全性也得到提升。

在上述方案基础上，所述的电压采样专用ic与电池组之间的连接线包括电压、电流、温度的采集线。

在上述方案基础上，所述的微控制器电路包括mcu电路、稳压电路及esd浪涌保护电路。

进一步的，所述的微控制器电路还连接有独立的通讯电路和参数及故障信息存储电路。

所述的通讯电路为uart和rs485电路，微控制器电路通过uart和rs485电路与系统外部设备连接。

进一步的，所述uart和rs485电路，包括uart通讯电路、rs485通讯电路以及隔离电路，uart和rs485通讯协议可根据客户定制。

所述的参数及故障信息存储电路，包括信息存储电路和rtc电路。

所述的信息存储电路为eeprom存储电路或flash存储电路。

在上述方案基础上，所述充放电接口控制电路包括预充电路、充电控制电路、放电控制电路和电流采样电路。

在上述方案基础上，所述的供电电路包括18～80v、9～100v或9～150v为输入的高压降压电路、mcu供电电路、充放电接口供电电路和通讯电路隔离电源。

所述电池包括采用三元电池或磷酸铁锂电池组成的1～24串电池堆。

所述低功耗控制电路，包括外部信号隔离触发电路，mcu微功耗供电电路。

本实用新型中，所述电压采样专用ic与微控制器电路组合方式可以是多样的。

进一步的，所述微控制器电路和电压采样专用ic，同时对充放电接口控制电路和预放电路进行控制。

本实用新型的工作原理为:由电压采样专用ic对电池组进行电压信号采样、根据保护值输出充电和放电信号，输出给微控制器电路和充放电接口控制电路，微控制器电路对电流信号和温度信号进行测量，进行soc的计算和温度故障的判断,并通过充放电接口控制电路进行安全保护，同时通过uart和rs485电路向客户外设发出相关信息，主要有电池总压、最低温度、最高温度、mosfet温度、剩余容量、充放电故障信息、充放电循环次数、电池组序列号，以及软件版本等信息。

所述电压采样专用ic，根据市场需求目前在市场中广泛应用，可替代的型号较多、价格低廉，成本比分立期间方案便宜，它与电池平衡电路、电池组、浪涌防护电路组成电压采样电路，过充电压与过放电压可定制。

本实用新型优越性在于：电压采样专用ic与微控制器电路同时控制充放电接口控制电路,进行了双重安全防护，同时采用市场应用广泛的低成本的电压采样专用ic，有效降低了电池管理系统的总体成本。本实用新型在性能上满足了电池的过压、欠压、过流、短路、故障记录、充放电循环记录及参数修正，同时，设计采用了模块化模式，根据客户的实际需求可方便地进行组合设计，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,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。

图1为本实用新型实施一种低成本电池管理系统逻辑框图示意图。

图中数字代表的电路名称;

1——电池组；

2——电压采样专用ic；

3——微控制器电路；

4——通讯电路；

5——充放电接口控制电路；

6——低功耗控制电路；

7——供电电路；

8——参数及故障信息存储电路；

9——正极接口；

10——负极接口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而不对其起任何限定作用。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种低成本电池管理系统,采用模块化设计，包括电池组1、微控制器电路3、充放电接口控制电路和预放电路5、低功耗控制电路6、供电电路7、正极接口9和负极接口10等单元模块，其中：还包括了电压采样专用ic2，所述的电压采样专用ic2串联在电池组1和微控制器电路3之间，所述的供电电路7与低功耗控制电路6分别通过微控制器电路3串联在电池组1和正极接口9之间，供电电路7与低功耗控制电路6两者并联在正极接口9和微控制器电路3之间，充放电接口控制电路5串联在电池组1和负极接口10之间，正极接口9外接负载，电压采样专用ic2和微控制器电路3相连，控制充放电接口控制电路5，同时，通过微控制器电路3分别控制通讯电路4和参数及故障信息存储电路8。

其中，电压采样专用ic2与电池组1之间的连接线包括电压、电流、温度的采集线。

所述的微控制器电路3包括mcu电路、稳压电路及esd浪涌保护电路。

进一步的，所述的微控制器电路3还连接有独立的通讯电路和参数及故障信息存储电路。

本实施例中，通讯电路4为uart和rs485电路，微控制器电路3通过uart和rs485电路与系统外部设备连接。

进一步的，所述uart和rs485电路，包括uart通讯电路、rs485通讯电路以及隔离电路，根据客户定制uart和rs485通讯协议。

所述的参数及故障信息存储电路8，包括信息存储电路和rtc电路。

本实施例中，所述的信息存储电路8为eeprom&rtc，也可以是eeprom存储电路，和/或flash存储电路。

本实施例中，所述充放电接口控制电路5包括预充放电路、充电控制电路、放电控制电路和电流采样电路。

所述的供电电路7包括18～80v、9～100v或9～150v为输入的高压降压电路、mcu供电电路、充放电接口供电电路和通讯电路隔离电源。

本实施例中，所述电池组1为组合电池，该组合电池包括采用三元电池或磷酸铁锂电池组成的1～24串电池堆。

所述低功耗控制电路，包括外部信号隔离触发电路、mcu微功耗供电电路。

本实施例所述电压采样专用ic2与微控制器电路3组合方式，同时对充放电接口控制电路和预放电路进行控制或单独控制。

本实施例中，一种低成本电池管理系统，内置有电压采样专用ic2、微控制器电路3、通讯电路4uart和rs485电路、充放电接口控制电路5、低功耗控制电路6、供电电路7、参数及故障信息存储8等模块，电压采样专用ic2通过采集线与电池组1连接,所述采集线包括电压电流温度的采集线；所述电池组1的正极接口9与负载连接,所述供电电路7通过连接线与电池组1连接,所述低功耗控制电路6与电池组1连接；所述电池组1与电压采样专用ic2连接，所述电压采样专用ic2通过连接线与微控制器电路3和带预放电路的充放电接口控制电路5连接；所述微控制器电路3与供电电路7连接；所述微控制器电路3与低功耗控制电路6连接；所述微控制器电路3与uart和rs485电路连接；所述微控制器电路3还与eeprom和rtc连接；所述充放电接口控制电路5与负极接口10连接。

本实用新型的有益效果是:电压采样专用ic2与微控制器电路3组合模式,有效降低了一种低成本电池管理系统的综合成本,不仅满足电池组1的过压、欠压、过流、短路保护功能,同时也可以通过uart和rs485通讯电路4与外部连接，实时显示电池组1的电压、温度，电流、循环次数、故障信息、电量信息、电池健康状态及电池序列号等等信息。

本实用新型的一种低成本电池管理系统采用了模块化设计,方便工人组装，以维修更换。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。