H置为高电平，关闭Ml.电路中MOSFET选用了 IRF4310，该MOSFET导通电阻仅为7k Ω，通流能力可达140A。
[0018]均衡电路和二级保护:
图3是某组电芯充电均衡电路的示意图，充电均衡电路由4个该种单元串联而成。由单片机采集ADV端电压，可得到该组电芯电压。充电过程中若电压超过4.2V，单片机控制脚BLA置为高电平，此时该组电芯被短路，充电电流流经R4给其他组电芯充电，由此保证各组电芯电量在充电完成后具有较好的一致性。
[0019]二级保护是不可逆的，只有在非常危急的情况下才会启动，电路如图4所示。BQ29411是一款静态电流仅2 μ A的二级保护芯片。任意一组电芯电压超过4.4V, OUT将输出高电平，三端保险丝F3开始加热，当温度超过139°C时保险丝就会熔断。
[0020]采样电阻和电量计:
在单电源供电的微小信号检测应用中，由于采样电压很小，常受制于运放的供电轨而难以完成对小信号的检测。本实施例中采用了电流高端检测电路，可以摆脱单电源供电对小信号检测的限制。高端检测电路采用了凌特公司LT1495超低功耗运放，电路示意图见图5。此电路可以实现对双向小电流的采样放大及判定电流的方向。R9为采样电阻，考虑到短路时电流较大，其阻值一般很小，本方案中R9阻值设为25πιΩ。当电池处于放电状态，假定电流源、R9和LOAD组成的环路电流方向为顺时针，此时DIRl为低电平，DIR2为高电平，Ml截止，M2导通。流过R4的电流IR4=R9XIR9/R4，R5输出端的电压信号为V⑶R=R9 X IR9 X R5/R4。当电池处于充电状态时，回路电流为逆时针方向，此时由运放Ul完成对电流信号的放大，DIRl为高电平，DIR2为低电平。当电池处于闲置状态回路无电流时，DIRl和DIR2均为低电平。通过DIRl和DIR2的逻辑状态可以判定锂电池处于放电、充电或者是闲置状态。
[0021]电源:电源设计采用了纽扣电池供电的方案，省去了 DC/DC和LDO芯片，降低了降压芯片的损耗功耗，电路示意图如图6所示。图中R为数字电位器，选用ADI公司的AD5165,它的调节范围从(TlOOkQ，静态电流仅50nA.Vl和V2为纽扣电池，选用日本精工的MS920SE，该型号支持最大800μ A的最大电流放电。采集时间到来根据电池组电压值CELL4+调整电位器的阻值，R= (Rl+ R2) [ (CELL4+)-3.6V)]，闭合开关Wl和W2并采集P0ff_DET的电压，由此来判定纽扣电池的电量。若Dl阳极电压值小于充电阈值电压，说明纽扣电池电压过低，则断开W2并调节数字电位器用适当的电流对纽扣电池进行充电。下一个采集周期到来重新调整数字电位器R，闭合Wl和W2并采集P0W_DET的电压，由此来判定纽扣电池的电量是否充满，若Dl阳极电压大于充电完成阈值电压，说明纽扣电池充满，则断开Wl和W2。由此完成对纽扣电池的充电调节控制。3.3V数字电源经LC滤波转换成模拟电源。
[0022]系统每次采集完电池组的各项信息后会将本次的测量值和历史记录值比较，若判定本次测量值为最大或者最小值，则将该值覆盖历史值，并保存在存储设备中。每次的异常状况也都会记录保存，现场的PC可以通过串口读取存储设备中的日志，查看异常信息，且发生异常状况时还通过无线报警模块将异常报告给远程控制中心的上位机。
[0023]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.用于低功耗仪表的电池管理系统，其特征在于，包括现场管理装置、现场管理上位机、远程控制中心上位机，所述现场管理装置包括连接在电池串正极的熔断保险丝、与熔断保险丝相连的采样电阻、连接在电池串负极的保护执行电路，还包括单片机、存储设备、电压检测模块、温度检测模块、电量计、无线报警模块，所述存储设备、电压检测模块、温度检测模块、电量计、无线报警模块、保护执行电路均与单片机相连，所述电量计还与采样电阻相连；所述远程控制中心上位机包括无线通信模块，该无线通信模块无线连接现场管理装置的无线报警模块；所述现场管理上位机通过串口连接现场管理装置。2.根据权利要求1所述的用于低功耗仪表的电池管理系统，其特征在于，还包括与采样电阻相连的电源和与单片机相连的TTL转RS23模块，该TTL转RS23模块连接现场管理装置的串口。3.根据权利要求1所述的用于低功耗仪表的电池管理系统，其特征在于，还包括与电池串相连的充电均衡模块。4.根据权利要求1所述的用于低功耗仪表的电池管理系统，其特征在于，还包括与熔断保险丝相连的二级保护模块。5.根据权利要求1至4任一所述的用于低功耗仪表的电池管理系统，其特征在于，所述无线报警模块和无线通信模块为GPRS无线通信模块。
【专利摘要】用于低功耗仪表的电池管理系统，包括现场管理装置、串口连接现场管理装置的现场管理上位机、无线连接现场管理装置的远程控制中心上位机，现场管理装置包括连接在电池串正极的熔断保险丝、与熔断保险丝相连的采样电阻、连接在电池串负极的保护执行电路，还包括单片机、与单片机相连的存储设备、电压检测模块、温度检测模块、电量计、无线报警模块，保护执行电路与单片机相连，电量计还与采样电阻相连。本发明为低功耗续航时间长的装置和系统提供了一种电池管理系统；具有无线报警功能，便于远程控制中心及时了解异常；该电池管理系统各项功能性能良好，工作电流低，功耗低,远远低于现有的锂电池智能管理系统。
【IPC分类】H02J7/00
【公开号】CN105634031
【申请号】CN201410581019
【发明人】王磊
【申请人】王磊
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月27日