一种宽电压范围模组充放电系统的制作方法

1.本发明涉及电池领域，具体是一种宽电压范围模组充放电系统。


背景技术：

2.单体电池由于在生产过程中生产工艺的不同、材料的密度等产生差异，使得单体电池在出厂时存在一定的不一致性。电池组在存储过程中会由于单体电池的自放电倍率的不同、环境温度湿度的差异进一步加剧电池组中单体电池的不一致性，也即电池组的短板效应。
3.随着时间的推移，各单体电池之间的差异逐渐增大，使得能量利用率下降和安全性降低。在电池组充电过程中，电压高的电池会发出信号使充电过程截至，但其他电压低的电池还未充满，这就使得电池的充电效率降低。
4.电池组的短板效应，造成电池利用率和使用寿命下降，需要改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种宽电压范围模组充放电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种宽电压范围模组充放电系统，包括：
8.采样模块，用于通过差分采样的方式采集模组内单体电池信息，获得采样信息，将其输出给mcu模块；
9.显示屏，用于配置模组内电池参数，输出配置信息给mcu模块；显示模组内电池信息；
10.mcu模块，用于接收显示屏输入的配置信息，接收采样模块的采样信息，根据配置信息和采样信息，通过内部算法控制充电或放电，输出模拟信号给充/放电模块，控制充/放电模块的输出/输入电流；
11.充电模块，用于接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行充电，根据模拟量的大小控制电流输出的大小以及模组两端施加电压的大小；
12.放电模块，用于接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行放电，根据模拟量的大小控制电流输入的大小；
13.显示屏连接mcu模块，采样模块连接mcu模块，mcu模块连接充电模块、放电模块，充电模块连接模组，模组连接采样模块、放电模块。
14.作为本发明再进一步的方案：电池参数包括电压、电流。
15.作为本发明再进一步的方案：电池信息包括温度、电压、电流、电池类型。
16.作为本发明再进一步的方案：采样模块包括：
17.过压保护电路，用于采样电压超出上限阈值时，断开继电器，停止电池充电；
18.欠压保护电路，用于采样电压低于下限阈值时，断开继电器，停止电池放电；
19.过压保护电路和欠压保护电路并联。
20.作为本发明再进一步的方案：显示屏通过串口信号与mcu模块连接。
21.作为本发明再进一步的方案：所述宽电压范围模组充放电系统各个模块通过can总线连接。
22.作为本发明再进一步的方案：模组连接外部均衡设备。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对电池模组进行快速充放电，并对单节电池进行均衡，使得电池组中的单节电池之间的功率差保持在出厂水平，从而消除电池的短板效应；对电池模组进行过充维护和亏电维护，提高电池模组的使用寿命；外加显示屏对故障进行提示，电压数据可视化。
附图说明
24.图1为一种宽电压范围模组充放电系统的原理图。
具体实施方式
25.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。
26.请参阅图1，一种宽电压范围模组充放电系统，包括：
27.采样模块，用于通过差分采样的方式采集模组内单体电池信息，获得采样信息，将其输出给mcu模块；
28.显示屏，用于配置模组内电池参数，输出配置信息给mcu模块；显示模组内电池信息；
29.mcu模块，用于接收显示屏输入的配置信息，接收采样模块的采样信息，根据配置信息和采样信息，通过内部算法控制充电或放电，输出模拟信号给充/放电模块，控制充/放电模块的输出/输入电流；
30.充电模块，用于接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行充电，根据模拟量的大小控制电流输出的大小以及模组两端施加电压的大小；
31.放电模块，用于接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行放电，根据模拟量的大小控制电流输入的大小；
32.显示屏连接mcu模块，采样模块连接mcu模块，mcu模块连接充电模块、放电模块，充电模块连接模组，模组连接采样模块、放电模块。
33.在具体实施例中：通过串口信号将显示屏配置的目标电压、电池类型、电池容量、电池串数以及电流等参数下发给mcu模块，mcu模块会将获取到的配置参数通过can信号同步给采样模块，相应的采样模块会将采集到的模组电池单体电压数据通过can总线发送给mcu模块。mcu模块通过对配置参数以及单体电芯的电压数据进行综合性判断并开启均衡，mcu模块通过内部算法控制充电模块以及放电模块将模组上的所有单体电池电压通过充放电的模式将电压趋近到目标电压附近，再利用采样模块对模组内单个电芯之间的差异进行均衡，以此达到快速充放电的目的。串口模块设置模组的目标电压，mcu模块通过内部算法
判断对模组进行充电还是放电。当mcu模块判断模组应处于放电状态，mcu模块通过控制放电电路继电器，使模组处于放电电路中，放电模块将对电池模组进行放电；当muc模块判断模组应处于充电状态，mcu模块控制充电电路的继电器，使模组处于充电电路中，充电模块在电池模组两端施加一个较大的电压，两者有会较大的压差从而实现对模组的充电。
34.在本实施例中：请参阅图1，电池参数包括电压、电流。
35.显示屏配置的电压、电流等相关电池参数可通过显示屏修改。
36.在本实施例中：请参阅图1，电池信息包括温度、电压、电流、电池类型。
37.采样模块采样相关电池信息，保证mcu模块能够实时检测相关信息。
38.在本实施例中：请参阅图1，采样模块包括：
39.过压保护电路，用于采样电压超出上限阈值时，断开继电器，停止电池充电；
40.欠压保护电路，用于采样电压低于下限阈值时，断开继电器，停止电池放电；
41.过压保护电路和欠压保护电路并联。
42.过压保护电路和欠压保护电路用于翻转单体电池过充或过放。
43.在本实施例中：请参阅图1，显示屏通过串口信号与mcu模块连接。
44.显示屏通过串口通信发送字节给mcu模块接收。
45.在本实施例中：请参阅图1，所述宽电压范围模组充放电系统各个模块通过can总线连接。
46.can通信方式使得各节点直接数据通信实时性强。
47.在本实施例中：模组连接外部均衡设备。
48.添加外部均衡设备后，配合本发明共同实用，进一步通过充放电效率。
49.本发明的工作原理是：采样模块通过差分采样的方式采集模组内单体电池信息，获得采样信息，将其输出给mcu模块，显示屏配置模组内电池参数，输出配置信息给mcu模块；显示模组内电池信息，mcu模块接收显示屏输入的配置信息，接收采样模块的采样信息，根据配置信息和采样信息，通过内部算法控制充电或放电，输出模拟信号给充/放电模块，控制充/放电模块的输出/输入电流，充电模块接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行充电，根据模拟量的大小控制电流输出的大小以及模组两端施加电压的大小，放电模块接收mcu模块的模拟量信号，根据内部算法和指令对模组内电池进行放电，根据模拟量的大小控制电流输入的大小。
50.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。