一種鋰電池管理系統的製作方法

2023-06-27 07:28:56 1

本發明屬於電池管理系統領域，特別涉及一種鋰電池管理系統。

背景技術：

電池管理系統(BMS)是電池與用戶之間的紐帶，用於對電池單元智能化管理及維護，主要管理對象是二次電池，二次電池存在一些缺陷，如存儲能量少、使用壽命短、安全性難以保障、電池電量估算困難等問題，由於不同類型的電池特性相差很大，電池管理系統(BMS)起到的作用是提高二次電池的利用率，防止二次電池出現過度充電和過度放電，延長二次電池的使用壽命，監控二次電池的狀態。

但是現有技術中的電池管理的結構複雜導致成本高昂，不容易推廣和大規模應用。

技術實現要素：

本發明為了克服上述現有技術的不足，提供了一種鋰電池管理系統，本發明結構簡單、成本低廉、易於批量生產。

要解決以上所述的技術問題，本發明採取的技術方案為：

一種鋰電池管理系統，包括電池管理模塊、鋰電池組模塊、直流霍爾傳感器模塊、充放電管理模塊、DC-DC電源模塊、電池剩餘容量計算模塊、微控制器模塊、第一隔離模塊、第二隔離模塊、CAN收發模塊，其中，

電池管理模塊，用於採集所述鋰電池組模塊的電壓信號和溫度信號，所述電池管理模塊的信號輸入端連接鋰電池組模塊的信號輸出端，電池管理模塊與微控制器模塊之間通過第一隔離模塊雙向通信連接；

鋰電池組模塊，其正極端分別連接直流霍爾傳感器模塊的信號輸入端、DC-DC電源模塊的信號輸入端、電池剩餘容量計算模塊的信號輸入端、微控制器模塊的信號輸入端；

直流霍爾傳感器模塊，用於採集鋰電池組模塊的電流信號，直流霍爾傳感器模塊的信號輸出端分別連接電池剩餘容量計算模塊的信號輸入端、微控制器模塊的信號輸入端；

充放電管理模塊，其作為放電正極和充電正極，充放電管理模塊與直流霍爾傳感器模塊之間電連接；

DC-DC電源模塊，分別為直流霍爾傳感器模塊、充放電管理模塊、微控制器模塊供電；

電池剩餘容量計算模塊，其信號輸出端連接微控制器模塊的信號輸入端；

微控制器模塊，其信號輸出端依次通過第二隔離模塊、CAN收發模塊連接外部顯示設備。

優選的，所述電池剩餘容量計算模塊包括第一晶片，所述第一晶片的型號為DS2788，所述第一晶片的引腳1、引腳2分別連接第二二極體的負極端、第一二極體的負極端，所述第二二極體的正極端、第一二極體的正極端分別連接第三電阻的一端、第二電阻的一端，所述第一晶片的引腳12、引腳13、引腳14分別連接第五二極體的負極端、第四二極體的負極端、第三二極體的負極端，所述第五二極體的正極端、第四二極體的正極端、第三二極體的正極端分別連接第六電阻的一端、第五電阻的一端、第四電阻的一端，所述第六電阻的另一端、第五電阻的另一端、第四電阻的另一端、第三電阻的另一端、第二電阻的另一端均連接第一電阻的一端、第六二極體的負極端以及第一晶片的引腳4，第六二極體的正極端分別連接第一晶片的引腳3、引腳5、引腳6、第十二電阻的一端以及微控制器模塊的信號輸入端，所述第一電阻的另一端分別連接微控制器模塊的信號輸入端以及鋰電池組模塊的正極端，所述第十二電阻的另一端分別連接第十一電阻的一端以及第二MOS管的漏極，所述第二MOS管的源極、柵極分別連接第八電阻的一端、第一晶片的引腳8，所述第八電阻的另一端分別連接第七電阻的一端以及第一MOS管的柵極，所述第七電阻的另一端以及第一MOS管的漏極均連接鋰電池組模塊的正極端，所述第十一電阻的另一端分別連接第九電阻的一端以及第一晶片的引腳10，所述第九電阻的另一端連接第一MOS管的源極。

優選的，所述電池管理模塊包括三個電池管理晶片，三個電池管理晶片之間採用菊花鏈模式相連，三個所述電池管理晶片的信號輸入端均連接鋰電池組模塊的信號輸出端，三個所述電池管理晶片均通過第一隔離模塊與微控制器模塊之間雙向通信連接。

優選的，所述電池管理晶片的型號為AD7280。

進一步的，所述微控制器模塊包括控制晶片，所述控制晶片的型號為MC9S12XS128MAL。

進一步的，所述第一隔離模塊、第二隔離模塊的晶片的型號均為ADUM1250；所述CAN收發模塊的晶片的型號為ISO1050。

本發明的有益效果為：

1)、本發明包括電池管理模塊、鋰電池組模塊、直流霍爾傳感器模塊、充放電管理模塊、DC-DC電源模塊、電池剩餘容量計算模塊、微控制器模塊、第一隔離模塊、第二隔離模塊、CAN收發模塊，直流霍爾傳感器模塊將採集到的電流信號分別送給微控制器模塊和電池剩餘容量計算模塊，電池剩餘容量計算模塊將得到的電壓信號和電流信號進行處理，將計算出來的電池組剩餘電量信息送至微控制器模塊，通過外部顯示設備查看電池剩餘容量，電池剩餘容量計算模塊特定的電路結構提高了測量電池剩餘電量的準確性，而且本發明的結構簡單、成本低廉、易於批量生產。

2)、所述電池管理模塊包括三個電池管理晶片，三個電池管理晶片之間採用菊花鏈模式相連，可以同時管理多串鋰電池；採用直流霍爾傳感器模塊大大地增大了電流的檢測範圍。

3)、所述電池管理晶片的型號為AD7280，所述微控制器模塊包括控制晶片，所述控制晶片的型號為MC9S12XS128MAL，所述第一隔離模塊、第二隔離模塊的晶片的型號均為ADUM1250；所述CAN收發模塊的晶片的型號為ISO1050，以上特定型號的晶片相互配合使用，實現了本發明的最優設計。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構框圖；

圖2為本發明的電池剩餘容量計算模塊的電路原理圖。

圖中的附圖標記含義如下：

1—第一電池管理晶片 2—第二電池管理晶片 3—第三電池管理晶片

4—鋰電池組模塊 5—直流霍爾傳感器模塊 6—充放電管理模塊

7—DC-DC電源模塊 8—電池剩餘容量計算模塊 9—微控制器模塊

10—第一隔離模塊 11—第二隔離模塊 12—CAN收發模塊

13—放電正極 14—放電負極 15—充電正極

16—充電負極 17—外部顯示設備

具體實施方式

下面對照附圖，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：

如圖1所示，一種鋰電池管理系統包括電池管理模塊、鋰電池組模塊4、直流霍爾傳感器模塊5、充放電管理模塊6、DC-DC電源模塊7、電池剩餘容量計算模塊8、微控制器模塊9、第一隔離模塊10、第二隔離模塊11、CAN收發模塊12，所述電池管理模塊用於採集所述鋰電池組模塊4的電壓信號和溫度信號，所述電池管理模塊的信號輸入端連接鋰電池組模塊4的信號輸出端，電池管理模塊與微控制器模塊9之間通過第一隔離模塊10雙向通信連接；所述鋰電池組模塊4其正極端分別連接直流霍爾傳感器模塊5的信號輸入端、DC-DC電源模塊7的信號輸入端、電池剩餘容量計算模塊8的信號輸入端、微控制器模塊9的信號輸入端；所述直流霍爾傳感器模塊5用於採集鋰電池組模塊4的電流信號，直流霍爾傳感器模塊5的信號輸出端分別連接電池剩餘容量計算模塊8的信號輸入端、微控制器模塊9的信號輸入端；所述充放電管理模塊6作為放電正極和充電正極，充放電管理模塊6與直流霍爾傳感器模塊5之間電連接；所述DC-DC電源模塊7分別為直流霍爾傳感器模塊5、充放電管理模塊6、微控制器模塊9供電；所述電池剩餘容量計算模塊8的信號輸出端連接微控制器模塊9的信號輸入端；所述微控制器模塊9的信號輸出端依次通過第二隔離模塊11、CAN收發模塊12通過通信接口連接外部顯示設備17，外部顯示設備17用於顯示電池的剩餘電量信息。

電池剩餘容量計算模塊8還可以連接到電腦上位機，電腦上位機可以檢測系統檢測信息並保存信息，查詢歷史信息，計算機可以遠程輸送信息，對數據進行長期時間的保存、複雜分析，也可以保存歷史信息，方便查詢歷史信息，調用對比數據。

所述第一隔離模塊10用於保微控制器9的正常穩定工作。

所述電池剩餘容量計算模塊8包括第一晶片，所述第一晶片的型號為DS2788，所述第一晶片的引腳1、引腳2分別連接第二二極體D2的負極端、第一二極體D1的負極端，所述第二二極體D2的正極端、第一二極體D1的正極端分別連接第三電阻R3的一端、第二電阻R2的一端，所述第一晶片的引腳12、引腳13、引腳14分別連接第五二極體D5的負極端、第四二極體D4的負極端、第三二極體D3的負極端，所述第五二極體D5的正極端、第四二極體D4的正極端、第三二極體D3的正極端分別連接第六電阻R6的一端、第五電阻R5的一端、第四電阻R4的一端，所述第六電阻R6的另一端、第五電阻R5的另一端、第四電阻R4的另一端、第三電阻R3的另一端、第二電阻R2的另一端均連接第一電阻R1的一端、第六二極體D6的負極端以及第一晶片的引腳4，第六二極體D6的正極端分別連接第一晶片的引腳3、引腳5、引腳6、第十二電阻R12的一端以及微控制器模塊9的信號輸入端，所述第一電阻R1的另一端分別連接微控制器模塊9的信號輸入端以及鋰電池組模塊4的正極端，所述第十二電阻R12的另一端分別連接第十一電阻R11的一端以及第二MOS管的漏極，所述第二MOS管的源極、柵極分別連接第八電阻R8的一端、第一晶片的引腳8，所述第八電阻R8的另一端分別連接第七電阻R7的一端以及第一MOS管的柵極，所述第七電阻R7的另一端以及第一MOS管的漏極均連接鋰電池組模塊4的正極端，所述第十一電阻R11的另一端分別連接第九電阻R9的一端以及第一晶片的引腳10，所述第九電阻R9的另一端連接第一MOS管的源極。

所述電池管理模塊包括三個電池管理晶片，分別為第一電池管理晶片1、第二電池管理晶片2、第三電池管理晶片3，三個電池管理晶片之間採用菊花鏈模式相連，三個所述電池管理晶片的信號輸入端均連接鋰電池組模塊4的信號輸出端，三個所述電池管理晶片均通過第一隔離模塊10與微控制器模塊9之間雙向通信連接。

所述電池管理晶片的型號為AD7280，所述微控制器模塊包括控制晶片，所述控制晶片的型號為MC9S12XS128MAL，所述第一隔離模塊、第二隔離模塊的晶片的型號均為ADUM1250；所述CAN收發模塊的晶片的型號為ISO1050。

本發明在使用時，可以與現有技術中的軟體配合來進行使用。下面結合現有技術中的軟體對本發明的工作原理進行描述。

第一電池管理晶片1、第二電池管理晶片2、第三電池管理晶片3分別對鋰電池組模塊4的每一串的電池進行電壓信號和和溫度信號採集，然後將採集到的數據送至微控制器模塊9，同時直流霍爾傳感器5將採集到的電流信號分別發送至微控制器模塊9、電池剩餘容量計算模塊8，電池剩餘容量計算模塊8將得到的電壓信息和電流信息進行處理，最後將將計算出來的電池組剩餘電量信息送至微控制器模塊9，微控制器模塊9再將採集到的數據通過CAN收發模塊12發送出去，最終通過外部顯示設備查看電池剩餘容量。

本發明可以同時管理多串鋰電池，而且本發明能夠應用在汽車和大巴車上，實用性強、可靠性高。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本發明的保護範圍內。