CN106684476A - 一种锂电池管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池管理***领域，特别涉及一种锂电池管理***。本发明包括电池管理模块、锂电池组模块、直流霍尔传感器模块、充放电管理模块、DC‑DC电源模块、电池剩余容量计算模块、微控制器模块、第一隔离模块、第二隔离模块、CAN收发模块，直流霍尔传感器模块将采集到的电流信号分别送给微控制器模块和电池剩余容量计算模块，电池剩余容量计算模块将得到的电压信号和电流信号进行处理，将计算出来的电池组剩余电量信息送至微控制器模块，通过外部显示设备查看电池剩余容量，电池剩余容量计算模块特定的电路结构提高了测量电池剩余电量的准确性，而且本发明的结构简单、成本低廉、易于批量生产。

Description

一种锂电池管理***
技术领域
本发明属于电池管理***领域，特别涉及一种锂电池管理***。
背景技术
电池管理***(BMS)是电池与用户之间的纽带，用于对电池单元智能化管理及维护，主要管理对象是二次电池，二次电池存在一些缺陷，如存储能量少、使用寿命短、安全性难以保障、电池电量估算困难等问题，由于不同类型的电池特性相差很大，电池管理***(BMS)起到的作用是提高二次电池的利用率，防止二次电池出现过度充电和过度放电，延长二次电池的使用寿命，监控二次电池的状态。
但是现有技术中的电池管理的结构复杂导致成本高昂，不容易推广和大规模应用。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种锂电池管理***，本发明结构简单、成本低廉、易于批量生产。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种锂电池管理***，包括电池管理模块、锂电池组模块、直流霍尔传感器模块、充放电管理模块、DC-DC电源模块、电池剩余容量计算模块、微控制器模块、第一隔离模块、第二隔离模块、CAN收发模块，其中，
电池管理模块，用于采集所述锂电池组模块的电压信号和温度信号，所述电池管理模块的信号输入端连接锂电池组模块的信号输出端，电池管理模块与微控制器模块之间通过第一隔离模块双向通信连接；
锂电池组模块，其正极端分别连接直流霍尔传感器模块的信号输入端、DC-DC电源模块的信号输入端、电池剩余容量计算模块的信号输入端、微控制器模块的信号输入端；
直流霍尔传感器模块，用于采集锂电池组模块的电流信号，直流霍尔传感器模块的信号输出端分别连接电池剩余容量计算模块的信号输入端、微控制器模块的信号输入端；
充放电管理模块，其作为放电正极和充电正极，充放电管理模块与直流霍尔传感器模块之间电连接；
DC-DC电源模块，分别为直流霍尔传感器模块、充放电管理模块、微控制器模块供电；
电池剩余容量计算模块，其信号输出端连接微控制器模块的信号输入端；
微控制器模块，其信号输出端依次通过第二隔离模块、CAN收发模块连接外部显示设备。
优选的，所述电池剩余容量计算模块包括第一芯片，所述第一芯片的型号为DS2788，所述第一芯片的引脚1、引脚2分别连接第二二极管的负极端、第一二极管的负极端，所述第二二极管的正极端、第一二极管的正极端分别连接第三电阻的一端、第二电阻的一端，所述第一芯片的引脚12、引脚13、引脚14分别连接第五二极管的负极端、第四二极管的负极端、第三二极管的负极端，所述第五二极管的正极端、第四二极管的正极端、第三二极管的正极端分别连接第六电阻的一端、第五电阻的一端、第四电阻的一端，所述第六电阻的另一端、第五电阻的另一端、第四电阻的另一端、第三电阻的另一端、第二电阻的另一端均连接第一电阻的一端、第六二极管的负极端以及第一芯片的引脚4，第六二极管的正极端分别连接第一芯片的引脚3、引脚5、引脚6、第十二电阻的一端以及微控制器模块的信号输入端，所述第一电阻的另一端分别连接微控制器模块的信号输入端以及锂电池组模块的正极端，所述第十二电阻的另一端分别连接第十一电阻的一端以及第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极、栅极分别连接第八电阻的一端、第一芯片的引脚8，所述第八电阻的另一端分别连接第七电阻的一端以及第一MOS管的栅极，所述第七电阻的另一端以及第一MOS管的漏极均连接锂电池组模块的正极端，所述第十一电阻的另一端分别连接第九电阻的一端以及第一芯片的引脚10，所述第九电阻的另一端连接第一MOS管的源极。
优选的，所述电池管理模块包括三个电池管理芯片，三个电池管理芯片之间采用菊花链模式相连，三个所述电池管理芯片的信号输入端均连接锂电池组模块的信号输出端，三个所述电池管理芯片均通过第一隔离模块与微控制器模块之间双向通信连接。
优选的，所述电池管理芯片的型号为AD7280。
进一步的，所述微控制器模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MC9S12XS128MAL。
进一步的，所述第一隔离模块、第二隔离模块的芯片的型号均为ADUM1250；所述CAN收发模块的芯片的型号为ISO1050。
本发明的有益效果为：
1)、本发明包括电池管理模块、锂电池组模块、直流霍尔传感器模块、充放电管理模块、DC-DC电源模块、电池剩余容量计算模块、微控制器模块、第一隔离模块、第二隔离模块、CAN收发模块，直流霍尔传感器模块将采集到的电流信号分别送给微控制器模块和电池剩余容量计算模块，电池剩余容量计算模块将得到的电压信号和电流信号进行处理，将计算出来的电池组剩余电量信息送至微控制器模块，通过外部显示设备查看电池剩余容量，电池剩余容量计算模块特定的电路结构提高了测量电池剩余电量的准确性，而且本发明的结构简单、成本低廉、易于批量生产。
2)、所述电池管理模块包括三个电池管理芯片，三个电池管理芯片之间采用菊花链模式相连，可以同时管理多串锂电池；采用直流霍尔传感器模块大大地增大了电流的检测范围。
3)、所述电池管理芯片的型号为AD7280，所述微控制器模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MC9S12XS128MAL，所述第一隔离模块、第二隔离模块的芯片的型号均为ADUM1250；所述CAN收发模块的芯片的型号为ISO1050，以上特定型号的芯片相互配合使用，实现了本发明的最优设计。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图；
图2为本发明的电池剩余容量计算模块的电路原理图。
图中的附图标记含义如下：
1—第一电池管理芯片 2—第二电池管理芯片 3—第三电池管理芯片
4—锂电池组模块 5—直流霍尔传感器模块 6—充放电管理模块
7—DC-DC电源模块 8—电池剩余容量计算模块 9—微控制器模块
10—第一隔离模块 11—第二隔离模块 12—CAN收发模块
13—放电正极 14—放电负极 15—充电正极
16—充电负极 17—外部显示设备
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如图1所示，一种锂电池管理***包括电池管理模块、锂电池组模块4、直流霍尔传感器模块5、充放电管理模块6、DC-DC电源模块7、电池剩余容量计算模块8、微控制器模块9、第一隔离模块10、第二隔离模块11、CAN收发模块12，所述电池管理模块用于采集所述锂电池组模块4的电压信号和温度信号，所述电池管理模块的信号输入端连接锂电池组模块4的信号输出端，电池管理模块与微控制器模块9之间通过第一隔离模块10双向通信连接；所述锂电池组模块4其正极端分别连接直流霍尔传感器模块5的信号输入端、DC-DC电源模块7的信号输入端、电池剩余容量计算模块8的信号输入端、微控制器模块9的信号输入端；所述直流霍尔传感器模块5用于采集锂电池组模块4的电流信号，直流霍尔传感器模块5的信号输出端分别连接电池剩余容量计算模块8的信号输入端、微控制器模块9的信号输入端；所述充放电管理模块6作为放电正极和充电正极，充放电管理模块6与直流霍尔传感器模块5之间电连接；所述DC-DC电源模块7分别为直流霍尔传感器模块5、充放电管理模块6、微控制器模块9供电；所述电池剩余容量计算模块8的信号输出端连接微控制器模块9的信号输入端；所述微控制器模块9的信号输出端依次通过第二隔离模块11、CAN收发模块12通过通信接口连接外部显示设备17，外部显示设备17用于显示电池的剩余电量信息。
电池剩余容量计算模块8还可以连接到电脑上位机，电脑上位机可以检测***检测信息并保存信息，查询历史信息，计算机可以远程输送信息，对数据进行长期时间的保存、复杂分析，也可以保存历史信息，方便查询历史信息，调用对比数据。
所述第一隔离模块10用于保微控制器9的正常稳定工作。
所述电池剩余容量计算模块8包括第一芯片，所述第一芯片的型号为DS2788，所述第一芯片的引脚1、引脚2分别连接第二二极管D2的负极端、第一二极管D1的负极端，所述第二二极管D2的正极端、第一二极管D1的正极端分别连接第三电阻R3的一端、第二电阻R2的一端，所述第一芯片的引脚12、引脚13、引脚14分别连接第五二极管D5的负极端、第四二极管D4的负极端、第三二极管D3的负极端，所述第五二极管D5的正极端、第四二极管D4的正极端、第三二极管D3的正极端分别连接第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端、第四电阻R4的一端，所述第六电阻R6的另一端、第五电阻R5的另一端、第四电阻R4的另一端、第三电阻R3的另一端、第二电阻R2的另一端均连接第一电阻R1的一端、第六二极管D6的负极端以及第一芯片的引脚4，第六二极管D6的正极端分别连接第一芯片的引脚3、引脚5、引脚6、第十二电阻R12的一端以及微控制器模块9的信号输入端，所述第一电阻R1的另一端分别连接微控制器模块9的信号输入端以及锂电池组模块4的正极端，所述第十二电阻R12的另一端分别连接第十一电阻R11的一端以及第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极、栅极分别连接第八电阻R8的一端、第一芯片的引脚8，所述第八电阻R8的另一端分别连接第七电阻R7的一端以及第一MOS管的栅极，所述第七电阻R7的另一端以及第一MOS管的漏极均连接锂电池组模块4的正极端，所述第十一电阻R11的另一端分别连接第九电阻R9的一端以及第一芯片的引脚10，所述第九电阻R9的另一端连接第一MOS管的源极。
所述电池管理模块包括三个电池管理芯片，分别为第一电池管理芯片1、第二电池管理芯片2、第三电池管理芯片3，三个电池管理芯片之间采用菊花链模式相连，三个所述电池管理芯片的信号输入端均连接锂电池组模块4的信号输出端，三个所述电池管理芯片均通过第一隔离模块10与微控制器模块9之间双向通信连接。
所述电池管理芯片的型号为AD7280，所述微控制器模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MC9S12XS128MAL，所述第一隔离模块、第二隔离模块的芯片的型号均为ADUM1250；所述CAN收发模块的芯片的型号为ISO1050。
本发明在使用时，可以与现有技术中的软件配合来进行使用。下面结合现有技术中的软件对本发明的工作原理进行描述。
第一电池管理芯片1、第二电池管理芯片2、第三电池管理芯片3分别对锂电池组模块4的每一串的电池进行电压信号和和温度信号采集，然后将采集到的数据送至微控制器模块9，同时直流霍尔传感器5将采集到的电流信号分别发送至微控制器模块9、电池剩余容量计算模块8，电池剩余容量计算模块8将得到的电压信息和电流信息进行处理，最后将将计算出来的电池组剩余电量信息送至微控制器模块9，微控制器模块9再将采集到的数据通过CAN收发模块12发送出去，最终通过外部显示设备查看电池剩余容量。
本发明可以同时管理多串锂电池，而且本发明能够应用在汽车和大巴车上，实用性强、可靠性高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种锂电池管理***，其特征在于：包括电池管理模块、锂电池组模块(4)、直流霍尔传感器模块(5)、充放电管理模块(6)、DC-DC电源模块(7)、电池剩余容量计算模块(8)、微控制器模块(9)、第一隔离模块(10)、第二隔离模块(11)、CAN收发模块(12)，其中，
电池管理模块，用于采集所述锂电池组模块(4)的电压信号和温度信号，所述电池管理模块的信号输入端连接锂电池组模块(4)的信号输出端，电池管理模块与微控制器模块(9)之间通过第一隔离模块(10)双向通信连接；
锂电池组模块(4)，其正极端分别连接直流霍尔传感器模块(5)的信号输入端、DC-DC电源模块(7)的信号输入端、电池剩余容量计算模块(8)的信号输入端、微控制器模块(9)的信号输入端；
直流霍尔传感器模块(5)，用于采集锂电池组模块(4)的电流信号，直流霍尔传感器模块(5)的信号输出端分别连接电池剩余容量计算模块(8)的信号输入端、微控制器模块(9)的信号输入端；
充放电管理模块(6)，其作为放电正极和充电正极，充放电管理模块(6)与直流霍尔传感器模块(5)之间电连接；
DC-DC电源模块(7)，分别为直流霍尔传感器模块(5)、充放电管理模块(6)、微控制器模块(9)供电；
电池剩余容量计算模块(8)，其信号输出端连接微控制器模块(9)的信号输入端；
微控制器模块(9)，其信号输出端依次通过第二隔离模块(11)、CAN收发模块(12)连接外部显示设备(17)。
2.如权利要求1所述的一种锂电池管理***，其特征在于：所述电池剩余容量计算模块(8)包括第一芯片，所述第一芯片的型号为DS2788，所述第一芯片的引脚1、引脚2分别连接第二二极管(D2)的负极端、第一二极管(D1)的负极端，所述第二二极管(D2)的正极端、第一二极管(D1)的正极端分别连接第三电阻(R3)的一端、第二电阻(R2)的一端，所述第一芯片的引脚12、引脚13、引脚14分别连接第五二极管(D5)的负极端、第四二极管(D4)的负极端、第三二极管(D3)的负极端，所述第五二极管(D5)的正极端、第四二极管(D4)的正极端、第三二极管(D3)的正极端分别连接第六电阻(R6)的一端、第五电阻(R5)的一端、第四电阻(R4)的一端，所述第六电阻(R6)的另一端、第五电阻(R5)的另一端、第四电阻(R4)的另一端、第三电阻(R3)的另一端、第二电阻(R2)的另一端均连接第一电阻(R1)的一端、第六二极管(D6)的负极端以及第一芯片的引脚4，第六二极管(D6)的正极端分别连接第一芯片的引脚3、引脚5、引脚6、第十二电阻(R12)的一端以及微控制器模块(9)的信号输入端，所述第一电阻(R1)的另一端分别连接微控制器模块(9)的信号输入端以及锂电池组模块(4)的正极端，所述第十二电阻(R12)的另一端分别连接第十一电阻(R11)的一端以及第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极、栅极分别连接第八电阻(R8)的一端、第一芯片的引脚8，所述第八电阻(R8)的另一端分别连接第七电阻(R7)的一端以及第一MOS管的栅极，所述第七电阻(R7)的另一端以及第一MOS管的漏极均连接锂电池组模块(4)的正极端，所述第十一电阻(R11)的另一端分别连接第九电阻(R9)的一端以及第一芯片的引脚10，所述第九电阻(R9)的另一端连接第一MOS管的源极。
3.如权利要求2所述的一种锂电池管理***，其特征在于：所述电池管理模块包括三个电池管理芯片，三个电池管理芯片之间采用菊花链模式相连，三个所述电池管理芯片的信号输入端均连接锂电池组模块(4)的信号输出端，三个所述电池管理芯片均通过第一隔离模块(10)与微控制器模块(9)之间双向通信连接。
4.如权利要求3所述的一种锂电池管理***，其特征在于：所述电池管理芯片的型号为AD7280。
5.如权利要求3所述的一种锂电池管理***，其特征在于：所述微控制器模块(9)包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MC9S12XS128MAL。
6.如权利要求3所述的一种锂电池管理***，其特征在于：所述第一隔离模块(10)、第二隔离模块(11)的芯片的型号均为ADUM1250；所述CAN收发模块(12)的芯片的型号为ISO1050。
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