CN107591577A - 一种电池电芯管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池电芯管理***，包括均衡模块：用于均衡电池组中各节电池容量；电参数检测模块：用于检测电池组中各节电池的电压、电流以及温度，并根据检测所检测的电池电参数控制均衡模块运行；单片机处理模块：被配置为根据电参数检测模块所检测到的各节电池电参数计算各节电池内阻及容量；电源模块：为***各电路模块供电。本发明通过电参数检测模块对电池组中各节电池电流电压以及温度进行检测，检测更为全面，同时利用检测到的电参数控制均衡模块运行，使电池组各节电池容量均衡，提高电池电量使用效率，降低使用温度，提高使用寿命。本发明创造用于检测电池组电参数及均衡电池容量。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，更具体说涉及一种电池电芯管理***。
背景技术
现有的单节锂电池电芯电压较低，最高电压只有4.2V，因此在利用电池作为供电电源时，需要将多节电池进行串并联，形成电池组，使整个电池组达到一定的电压和容量才能正常使用。
正常情况下每节电池电芯的电压、容量以及内阻都存在一定的差异，但是把多节电池组成电池组之后，电池之间的上述差异会被逐渐的变大，最终影响电池组的使用寿命。而传统的电池管理***只能单纯地检测电池组的电压，检测不全面，另外传统的电池管理***并没有配置电池容量均衡功能，导致电池组在供电过程中，各电池间的容量差异逐步拉大，影响电池组供电效率及使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电参数检测全面的，采用被动均衡方式均衡各电池容量的电池电芯管理***。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种电池电芯管理***，包括：
均衡模块：用于均衡电池组中各节电池容量；
电参数检测模块：用于检测电池组中各节电池的电压、电流以及温度，并根据检测所检测的电池电参数控制均衡模块运行；
单片机处理模块：被配置为根据电参数检测模块所检测到的各节电池电参数计算各节电池内阻及容量；
电源模块：为***各电路模块供电；
所述电参数检测模块以及均衡模块均与电池组相连，所述电参数检测模块输出端与单片机处理模块输入端相连，电参数检测模块输出端与均衡模块输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电源模块包括12V供电电池、型号为LM7805的第一稳压器以及型号为AMS1117的第二稳压器，所述供电电池与第一稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端与第二稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端以及第二稳压器输出端分别作为5V供电端以及3.3V供电端。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电参数检测模块包括电压采集单元、电流采集单元以及温度采集单元；所述电压采集单元包括型号为LTC6804-1的监视芯片，所述监视芯片配置有电流输入端、温度输入端以及多个电压输入端，所述各个电压输入端分别接在电池组中相邻电池的连接端以及电池组首末两端；所述电流采集单元包括型号为MH248霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片输出端与监视芯片电流输入端相连；所述温度采集单元包括热敏电阻，所述热敏电阻与监视芯片温度输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述监视芯片还配置有多个均衡控制端，所述均衡模块包括多个MOS管，各个MOS管输出端通过一电阻与各个电池组成回路，所述MOS管栅极分别与监视芯片的均衡控制端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括SPI通信模块，所述SPI通信模块包括型号为ADUM1401的数字隔离芯片，所述监视芯片通过数字隔离芯片与单片机处理模块通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括CAN通信模块与上位机，所述CAN通信模块包括型号为TJA1050的总线收发芯片，所述单片机处理模块通过总线收发芯片与上位机通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述单片机处理模块包括STM32处理芯片。
本发明的有益效果是：本发明通过电参数检测模块对电池组中各节电池电流电压以及温度进行检测，检测更为全面，同时利用检测到的电参数控制均衡模块运行，使电池组各节电池容量均衡，提高电池电量使用效率，降低使用温度，提高使用寿命。本发明创造用于检测电池组电参数及均衡电池容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的***结构框架图；
图2是本发明的电源模块实施例原理图；
图3是本发明的均衡模块以及电参数检测模块中电压采集单元实施例原理图；
图4是本发明的电流采集单元实施例原理图；
图5是本发明的温度采集单元实施例原理图；
图6是本发明的单片机处理模块接口示意图；
图7是本发明的SPI通信模块实施例原理图；
图8是本发明的CAN通信模块实施例原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图8，为解决现有技术中对电池组电参数检测以及电池容量均衡方式不足的技术问题，本发明创造提供了一种电池电芯管理***，包括：
均衡模块：用于均衡电池组中各节电池容量；
电参数检测模块：用于检测电池组中各节电池的电压、电流以及温度，并根据检测所检测的电池电参数控制均衡模块运行；
单片机处理模块：被配置为根据电参数检测模块所检测到的各节电池电参数计算各节电池内阻及容量，其中各电池的内阻可通过伏安法计算得到，各电池的容量可通过卡尔曼滤波算法计算得到；
电源模块：为***各电路模块供电；
所述电参数检测模块以及均衡模块均与电池组相连，所述电参数检测模块输出端与单片机处理模块输入端相连，电参数检测模块输出端与均衡模块输入端相连。具体地，本发明通过电参数检测模块对电池组中各节电池电流电压以及温度进行检测，检测更为全面，同时利用检测到的电参数控制均衡模块运行，使电池组各节电池容量均衡，例如当检测到某个电池容量较高时，电参数检测模块控制均衡模块工作，使均衡模块提高对该电池电量的消耗，从而降低该电池的容量，保证各电池电量持平，提高电池电量使用效率，降低使用温度，提高使用寿命。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造中，所述电源模块包括12V供电电池、型号为LM7805的第一稳压器以及型号为AMS1117的第二稳压器，所述供电电池与第一稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端与第二稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端以及第二稳压器输出端分别作为5V供电端以及3.3V供电端。本实施例中所述电源模块配置有5V以及3.3V供电端，满足***中不同电路模块的供电需求。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，为实现电参数检测模块的功能，本实施例所述电参数检测模块包括电压采集单元、电流采集单元以及温度采集单元；所述电压采集单元包括型号为LTC6804-1的监视芯片，所述监视芯片配置有电流输入端(GPIO3)、温度输入端(GPIO1、GPIO2)以及多个电压输入端(C0……C12)，所述各个电压输入端分别接在电池组中相邻电池的连接端以及电池组首末两端；所述电流采集单元包括型号为MH248霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片输出端与监视芯片电流输入端相连；所述温度采集单元包括热敏电阻RW，所述热敏电阻与监视芯片温度输入端相连。具体地，本发明创造通过所述型号的监视芯片的作用，同时实现对电池组中各节电池两端的电压、电池组输出电流以及电池温度进行检测，有效简化***电路结构的复杂程度。另外本实施例中所述型号的监视芯片中各个电压输入端与电池组的连接方式是有规定的，在实施时可参照该型号监视芯片的技术手册。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述监视芯片还配置有多个均衡控制端(S1……S12)，所述均衡模块包括多个MOS管，各个MOS管输出端通过一电阻RZ与各个电池组成回路，所述MOS管栅极分别与监视芯片的均衡控制端相连。具体地，当监视芯片检测到电池组中某个电池容量较高时，监视芯片均衡控制端输出高电平，控制该电池所连接的MOS管导通，接通该电池与电阻的连接回路，使该电池通过电阻进行放电操作，降低该电池容量，最终实现电池组各电池容量的均衡。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，本***还包括SPI通信模块，所述SPI通信模块包括型号为ADUM1401的数字隔离芯片，所述监视芯片通过数字隔离芯片与单片机处理模块通信连接。具体地，本发明创造通过所述型号的数字隔离芯片作为监视芯片与单片机处理模块之间通信隔离器件，一来可以起到电平转换作用，二来可以提高监视芯片与单片机处理模块通信连接的抗干扰能力。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，本***还包括CAN通信模块与上位机，所述CAN通信模块包括型号为TJA1050的总线收发芯片，所述单片机处理模块通过总线收发芯片与上位机通信连接。具体地，本发明创造所述上位机可以是计算机或者是其他配置有CAN通信功能的智能设备，通过所述上位机的配置，方便使用者随时监控电池组的各个电参数。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种电池电芯管理***，其特征在于，包括：
均衡模块：用于均衡电池组中各节电池容量；
电参数检测模块：用于检测电池组中各节电池的电压、电流以及温度，并根据检测所检测的电池电参数控制均衡模块运行；
单片机处理模块：被配置为根据电参数检测模块所检测到的各节电池电参数计算各节电池内阻及容量；
电源模块：为***各电路模块供电；
所述电参数检测模块以及均衡模块均与电池组相连，所述电参数检测模块输出端与单片机处理模块输入端相连，电参数检测模块输出端与均衡模块输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：所述电源模块包括12V供电电池、型号为LM7805的第一稳压器以及型号为AMS1117的第二稳压器，所述供电电池与第一稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端与第二稳压器输入端相连，所述第一稳压器输出端以及第二稳压器输出端分别作为5V供电端以及3.3V供电端。
3.根据权利要求1所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：所述电参数检测模块包括电压采集单元、电流采集单元以及温度采集单元；所述电压采集单元包括型号为LTC6804-1的监视芯片，所述监视芯片配置有电流输入端、温度输入端以及多个电压输入端，所述各个电压输入端分别接在电池组中相邻电池的连接端以及电池组首末两端；所述电流采集单元包括型号为MH248霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片输出端与监视芯片电流输入端相连；所述温度采集单元包括热敏电阻，所述热敏电阻与监视芯片温度输入端相连。
4.根据权利要求3所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：所述监视芯片还配置有多个均衡控制端，所述均衡模块包括多个MOS管，各个MOS管输出端分别通过一电阻与各个电池组成回路，所述MOS管栅极分别与监视芯片的均衡控制端相连。
5.根据权利要求4所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：还包括SPI通信模块，所述SPI通信模块包括型号为ADUM1401的数字隔离芯片，所述监视芯片通过数字隔离芯片与单片机处理模块通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：还包括CAN通信模块与上位机，所述CAN通信模块包括型号为TJA1050的总线收发芯片，所述单片机处理模块通过总线收发芯片与上位机通信连接。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种电池电芯管理***，其特征在于：所述单片机处理模块包括STM32处理芯片。
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