一种多系统电池包充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及多个电池包充电电路系统领域，具体涉及一种多系统电池包充电电路。


背景技术：

2.电池包是由多个小电池串并联构成的整体，其具有能量密度高，使用寿命长，重量轻和绿色环保等优点，随着微电子技术行业的飞速发展，小型设备制造业日渐繁荣，其应用也得到了广泛发展。
3.由于很多设备存在推进、主控等系统，其在电池包的放电特性上存在差异，所以大多数设备都将电池包也分为动力电池包和主控电池包。当设备存在多系统并分为多个系统电池包时，针对不同电池包掉电特性需要对多个电池包进行均衡充电。随着设备的使用消耗，各电池包的老化程度和损坏程度不一致，因此用单个充电器同时对两个电池包进行充电不能进行合理均衡，将导致充电不满的现象。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决现有技术中针对单个充电器对多个电池包充电时，不能合理均衡，导致充电不满的缺陷，提出一种多系统电池包充电电路。
5.本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种多系统电池包充电电路，用以控制充电器对多个电池包的充电，包括主控模块、稳压模块、电压检测模块、电流检测模块、蓝牙通信模块和继电器模块；
6.继电器模块的输入端与充电器接口相连，继电器模块的输出端与电池包相连，继电器模块的控制端与主控模块相连，受主控模块控制继电器吸合状态，继电器的数量与电池包的数量一一对应；稳压模块的输入端与充电器接口相连，稳压模块的输出端与主控模块相连，将充电器的电压稳压转换成所述充电电路的供电电压供给主控模块；电压检测模块的输入端与电池包相连，电压检测模块的输出端与主控模块相连，对电池包电压进行电压分压处理，将转换的电压供主控模块；电流检测模块的输入端与充电器接口相连，其输出端与主控模块相连，对锂电池充电电流进行电压转换，并传输给主控模块；主控模块收集电压电流信息，控制各个电池包所在继电器是否吸合，当系统充电完成时进行状态切换，减少电量消耗，实现自动控制。
7.进一步的，所述主控模块采用arduino atmega2560，稳压模块采用lm2596，充电器的输入作为稳压模块的输入经过一个电容c1滤波后输入lm2596进行稳压，lm2596的输出经过电感l1，稳压二极管d1输出给主控模块和继电器模块供电。
8.进一步的，所述继电器模块包括继电器1、继电器2、继电器3
……
继电器n，继电器采用srd
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12vdc
‑
sl
‑
c，继电器1、继电器2、继电器3
……
和继电器n与其对应的外围电路的连接方式均相同；
9.继电器1的驱动端连接三极管q1，三极管q1通过限流电阻r1后和主控模块io引脚
连接，三极管q1的基极和发射极之间连接下拉电阻r2，当主控模块io引脚电平状态高阻态不确定时进行拉低，q1的集电极和继电器线圈连接，继电器开关输入是充电器输入，输出接入电池包，吸合后能进行充电，继电器线圈两端连接续流二极管d6，防止线圈开关的瞬间的反生电动势。
10.进一步的，所述电压检测模块包括mc33202比较器，mc33202比较器的input1s+输入端连接有分压电阻r10和r11，分压电阻r11的两端并联滤波电容c3，电池包的输出连接分压电阻r10、r11进行分压，经滤波电容c3进行滤波，接入比较器mc33202的input1s+输入端。
11.进一步的，所述电池包在接入比较器mc33202的input1s+输入端前接入两个二极管d3，比较器mc33202的output1输出端连接电阻r13、r12分压，并经电容c4滤波后接入主控模块的io口a4，比较器mc33202的output2输出端连接电阻r16、r17分压，并经电容c6滤波接入主控模块的io口a2。
12.进一步的，所述电流检测模块采用ltc6102hvhms8，充电器的输入通过上拉电阻r18接电流检测模块的输入，电流检测模块的输出经过分压电阻r19、r20分压后接主控模块的io口a6，供主控采集。
13.进一步的，所述主控模块的串口引脚还连接有蓝牙模块，蓝牙模块采用hc05。
14.进一步的，所述lm2596的输出端并联一个限流电阻r7和发光二极管d2进行上电指示，限流电阻r7和发光二极管d2串联。
15.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
16.本方案提出的充电电路设计能单独对各个电池包进行充电，并监控充电状态，防止过充，实现均衡充电；利用继电器及低功耗主控完成对多个独立系统的充电和充电参数监测，避免多个电池包直接充电带来的充电不满，电池损坏等现象，同时依靠蓝牙设备进行蓝牙传输显示，实时监控充电状态并完成充电保护。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例所述电池包充电电路原理框图；
18.图2为本实用新型实施例充电电路的电路结构示意图。
具体实施方式
19.为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。
20.本方案所提出的充电电路能够完成同一时刻给某一个系统的电池包充电，而给哪一个充电取决于采集元件对充电电流和电池包电压的监测，从而进行均衡。主控模块检测多个电池包电压和充电电流的大小，利用继电器吸合断开的切换特性，完成对多个电池包的充电，均衡控制充电器给电池充电的均衡，并能通过蓝牙进行上层用户自主控制充电策略，与用户进行反馈通信，实现自主控制和遥控两种充电模式。
21.具体的如图1和2所示，所述充电电路用以控制充电器对多个电池包的充电，包括主控模块1、稳压模块2、电压检测模块3、电流检测模块4、蓝牙通信模块5和继电器模块6；继
电器模块的输入端与充电器接口相连，继电器模块的输出端与电池包相连，继电器模块的控制端与主控模块相连，受主控模块控制继电器吸合状态；稳压模块的输入端与充电器接口相连，稳压模块的输出端与主控模块相连，将充电器的电压稳压转换成所述充电电路的供电电压供给主控模块；电压检测模块的输入端与电池包相连，电压检测模块的输出端与主控模块相连，对电池包电压进行电压分压处理，将转换的电压供主控模块；电流检测模块的输入端与充电器接口相连，其输出端与主控模块相连，对锂电池充电电流进行电压转换，并传输给主控模块；主控模块收集电压电流信息，控制各个电池包所在继电器是否吸合，当系统充电完成时进行状态切换，减少电量消耗，实现自动控制。
22.如图2所示，本实施中，主控模块采用arduino atmega2560；稳压模块采用lm2596，充电器输入作为稳压输入经过一个电容c1滤波后输入进lm2596进行稳压，输出经过电感l1，稳压二极管d1输出给主控模块和继电器模块供电，并联进一个限流电阻r7和发光二极管d2进行上电指示；继电器模块采用srd
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12vdc
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sl
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c，并利用三极管(q1、q2、q3、q4)驱动，以图中左边第一个继电器为例：三极管q1通过限流电阻r1后和主控模块io引脚d6连接，q1的基极和发射极接入了下拉电阻r2，当d6电平状态高阻态不确定时进行拉低，q1的集电极和继电器线圈连接，继电器开关输入是充电器输入，输出接入电池包，吸合后能进行充电，线圈两边接入续流二极管d6，防止线圈开关的瞬间的反生电动势。其他继电器也是相同连接，每个电池包分别在正负极配有一个继电器控制；电压检测模块通过mc33202比较器芯片实现，电池包输出连接入r10、r11的分压电阻进行分压，连接电容c3进行滤波，接入比较器mc33202输入端，在输入前接入两个二极管d3(bat54s)。比较器mc33202输出端(output1)通过如r13、r12电阻分压，通过电容c4滤波转换成0
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5v电压接入主控io口a4，比较器mc33202输出端(output2)通过如r16、r17电阻分压，通过电容c6滤波转换成0
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5v电压接入主控io口a2,供主控采集；电流检测模块采用ltc6102hvhms8，充电器输入通过r18上拉电阻上拉输入，输出经过r19、r20分压后接主控io口a6，供主控采集；蓝牙采用hc05蓝牙模块，和主控模块的串口引脚连接。
23.以电池包1为例，当io口d6被主控模块置低电平时，三极管q1截止不导通，因此，继电器线圈不通电，继电器开关不会被吸合，充电器不给电池包1充电；当io口d6被主控芯片置高电平时，三极管q1饱和导通，因此继电器线圈通电，继电器因为磁场，开关被吸合，充电器给电池包1充电。其他电池包继电器控制理论相同。电压采集是通过电阻分压，再使用电压跟随器器件防止电流干扰主控芯片，再分压成主控能采集的0
‑
5v电压进行采集。充电器电流通过串连在通路中的电阻转换成电压，电压跟随分压成0
‑
5v给主控采集。
24.如图1所示，本实用新型，通过主控模块控制各个电池包的继电器开关，让充电器的输入到相应的电池包中给其充电。每个电池包均有一个继电器控制，同一时刻主控只控制一个继电器吸合，其余都断开，也即只有一个电池包在充电，以此确保因为电池包特性不同出现充电不满等情况。主控由稳压模块进行供电，可以接收用户通过蓝牙发出的控制继电器高低命令，也可以通过蓝牙接收电池的数据反馈。主控采集充电器电流大小和各电池包的电压大小自主或遥控控制充电。
25.主控模块控制具体功能实现方式如下：上电时电压采集模块分别各个系统的电池包进行采集检测，主控优先给电池电压低的电池充电(主控io口发出高低电平控制继电器是否吸合，让较低电量的电池包的继电器吸合其他断开)，并监测充电器的电流和各个电池
包电压。接下来的充电流程分两个状态，并受蓝牙芯片控制切换，自控模式和遥控模式，默认为自控模式，收到用户发出的遥控指令后进入遥控模式。自控模式：电池充一个小时或充电电流为0(电池已充满)时，主控发出信号控制继电器断开充电并对比各个电池包的电压，继续优先给电量低的电池充电，如此往复。直至当两个锂电池充电电流均为0且电压充至满充电压时，主控模块控制继电器断开，不再进行充电。遥控模式：蓝牙芯片若不控制则一直给该电池充电，蓝牙接收到用户发出特定命令则主控响应，发出相应高低电平控制继电器吸合或断开切换其他充电电池，并实时发送给用户显示充电电压和电流。
26.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。