一种智能控制多功能、多类型储能电池快速充电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能控制多功能、多类型储能电池快速充电系统，由主电路和分电路组成，主电路包括单片机、电压输入电路、电源电路、振荡电路、键盘输入及显示报警电路、信号采集处理电路和信号输出电路，电源电路另外连接分电路；与现有技术相比，本实用新型专利技术的有益效果是：1)具有对电池进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒、计算剩余容量、放电功率、报告SOC、SOH、DOD状态功能；2)具有过压保护、电池热管理等多种功能；3)不同类型的储能电池设计相应的充电方法，使每种储能电池都能在最佳充电方法下充电；4)对于电动车还可实现控制最大输出功率等功能；5)具有设备简单、体积小重量轻、反应速度快、成本低、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及储能电池控制和快速充电
，尤其涉及一种对多种类型储能电池实现多种功能充电的智能控制系统。
技术介绍
储能电池为电动叉车、电动汽车提供动力，而储能电池充、放电性能直接影响它的使用和寿命。储能电池一般分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池及磷酸铁锂电池等。由于储能电池种类繁多且容量不一，而锂离子电池、磷酸铁锂等电池，还不能采用单支电池而用电池组形式使用。因此，不同种类和容量的储能电池往往需要不同的充电匹配器。在储能电池的使用过程中对其最有影响的就是对电池的过充电和过放电，一旦过充、过放电时，电池就要损坏，容量降低，寿命减少，严重的情况下，还会发生爆裂和起火燃烧。锂电池单体容量过大,容易产生高温,诱发不安全因素,因此大容量电池必须通过串并联的方式形成电池组。由于电池组是由单体电池组成，而单体电池本身的状态不一致性和使用环境的细微差别，均会造成电池寿命的差别，大大影响整个电池组的寿命和性能。电池成组后主要的问题有以下几个方面：1)过充或过放。串联的电池组充电/放电时，部分电池可能先于其他电池充满/放完，继续充电/放电就会造成过充/过放，锂电池的内部副反应将导致电池容量下降、热失控或者内部短路等问题。2)过大电流。并联、老化、低温等情况均会导致部分电池的电流超过其承受能力降低电池的使用寿命。3)温度过高。局部温度过高会使电池的各项性能下降，最终导致内部短路和热失控产生安全问题。4)短路或者漏电。因为震动、湿热、灰尘等因素造成电池短路或漏电，威胁驾乘人员的人身安全。BMS(电池管理系统)作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件起到保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能,是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件。BMS功能需要动态监测动力电池组的工作状态，实时采集每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，估算出各电池的荷电状态(state of charge SOC)、安全状态(state of health SOH)和电化学状态(state of electroformation SOE)，然后通过控制其他器件，防止电池发生过充电或过放电现象，同时能够及时给出电池状况，并挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性。
技术实现思路
本技术提供了一种由高密度集成单片机8XC196KC20控制的，不仅适用于电源电压范围很宽的单电源，也适用于双电源工作模式的，能够为各类储能电池充电的多功能安全快速充电系统。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：一种智能控制多功能、多类型储能电池快速充电系统，由主电路和分电路组成，主电路包括单片机、电压输入电路、电源电路、振荡电路、键盘输入及显示报警电路、信号采集处理电路和信号输出电路，电源电路另外连接分电路；单片机型号为8XC196KC20，其第1引脚(Vcc)与第37引脚(Vpp)、第64引脚(Busw)及第2引脚(EA)连接后接第43电阻R43的2脚；第4引脚(P0.3)连接第43电阻R43的1脚后接PO3端；第5引脚(P0.1)接AC1端；第6引脚(P0.0)连接第8电容C8的1脚、第16电容E16的1脚、第1电阻R1的2脚、第3二极管的2脚、第5可调电位器P5的1脚及2脚(滑动触点)连接后接AC0端；第7引脚(P0.2)与第9电容C9的1脚、第6电容E6的1脚连接后接AC7端；第9引脚(P0.7)接BUSY端；第13引脚(VREF)连接第26电阻R26的1脚；第16引脚(RESET)连接第25电阻R25的2脚、第15电容E15的1脚及电源管理芯片U10的第1引脚；第19引脚(P1.0)连接按键控制芯片U8的第2引脚(1A1)；第20引脚(P1.1)连接按键控制芯片U8的第4引脚(1A2)；第21引脚(P1.2)连接按键控制芯片U8的第6引脚(1A3)；第22引脚(P1.3)连接按键控制芯片U8的第8引脚(1A4)；第24引脚(HSI.0)连接第28电阻R28的2脚；第25引脚(HSI.1)连接第45电阻R45的2脚；第28引脚(HSO.0)连接信号采集处理芯片U13的第1引脚(1A)和第2引脚(1B)；第30引脚(P1.5)连接按键控制芯片U8的第13引脚(2A2)；第31引脚(P1.6)连接按键控制芯片U8的第15引脚(2A3)；第32引脚(P1.7)连接按键控制芯片U8的第17引脚(2A4)；第35引脚((HSO.3)连接按键控制芯片U8的第11引脚((2A1)；第38引脚(P2.7)连接BUSY端；第40引脚(WRL/WR)连接WR端；第42引脚(P2.4)连接第38电阻R38的1脚和接线端子J6的第1引脚后接接线端子J6的P24端；第43引脚(READY)连接第53电阻R53的1脚；第11引脚(P0.4)连接R41电阻R41的1脚和接线端子J6的第5引脚后接接线端子J6的PO4端；第10引脚(P0.5)连接第40电阻R40的1脚和接线端子J6的第4引脚后接接线端子J6的PO5端；第8引脚(P0.6)连接第42电阻R42的1脚和接线端子J6的第3引脚后接接线端子J6的PO6端；第44引脚(P2.3)连接第39电阻R39和接线端子J6的第2引脚后接接线端子J6的P23端；第45引脚(AD15/P4.7)连接AD15端；第46引脚(AD14/P4.6)连接AD14端；第47引脚(AD13/P4.5)连接AD13端；第48引脚(AD12/P4.4)连接AD12端；第49引脚(AD11/P4.3)连接AD11端；第50引脚(AD10/P4.2)连接AD10端；第51引脚(AD9/P4.1)连接AD9端；第52引脚(AD8/P4.0)连接AD8端；第53引脚(AD7/P3.7)连接AD7端；第54引脚(AD6/P3.6)连接AD6端；第55引脚(AD5/P3.5)连接AD5端；第56引脚(AD4/P3.4)连接AD4端；第57引脚(AD3/P3.3)连接AD3端；第58引脚(AD2/P3.2)连接AD2端；第59引脚(AD1/P3.1)连接AD1端；第60引脚(AD0/P3.0)连接AD0端；第61引脚(RD)连接RD端；第62引脚(ALE)连接ALE端；第66引脚连接晶体振荡器XTAL1的一端、第30电阻R30的2脚和第12电容C12的2脚；第67引脚连接晶体振器XTAL1的另一端、第30电阻R30的1脚和第13电容C13的1脚；单片机的第12引脚(ANGND)、第14引脚(VSS)、第15引脚(P2.2)、第36本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能控制多功能、多类型储能电池快速充电系统，其特征在于，由主电路和分电路组成，主电路包括单片机、电压输入电路、电源电路、振荡电路、键盘输入及显示报警电路、信号采集处理电路和信号输出电路，电源电路另外连接分电路； 单片机型号为8XC196KC20，其第1引脚(Vcc)与第37引脚(Vpp)、第64引脚(Busw)及第2引脚(EA)连接后接第43电阻R43的2脚；第4引脚(P0.3)连接第43电阻R43的1脚后接PO3端；第5引脚(P0.1)接AC1端；第6引脚(P0.0)连接第8电容C8的1脚、第16电容E16的1脚、第1电阻R1的2脚、第3二极管的2脚、第5可调电位器P5的1脚及2脚(滑动触点)连接后接AC0端；第7引脚(P0.2)与第9电容C9的1脚、第6电容E6的1脚连接后接AC7端；第9引脚(P0.7)接BUSY端；第13引脚(VREF)连接第26电阻R26的1脚；第16引脚(RESET)连接第25电阻R25的2脚、第15电容E15的1脚及电源管理芯片U10的第1引脚；第19引脚(P1.0)连接按键控制芯片U8的第2引脚(1A1)；第20引脚(P1.1)连接按键控制芯片U8的第4引脚(1A2)；第21引脚(P1.2)连接按键控制芯片U8的第6引脚(1A3)；第22引脚(P1.3)连接按键控制芯片U8的第8引脚(1A4)；第24引脚(HSI.0)连接第28电阻R28的2脚；第25引脚(HSI.1)连接第45电阻R45的2脚；第28引脚(HSO.0)连接信号采集处理芯片U13的第1引脚(1A)和第2引脚(1B)；第30引脚(P1.5)连接按键控制芯片U8的第13引脚(2A2)；第31引脚(P1.6)连接按键控制芯片U8的第15引脚(2A3)；第32引脚(P1.7)连接按键控制芯片U8的第17引脚(2A4)；第35引脚((HSO.3)连接按键控制芯片U8的第11引脚(2A1)；第38引脚(P2.7)连接BUSY端；第40引脚(WRL/WR)连接WR端；第42引脚(P2.4)连接第38电阻R38的1脚和接线端子J6的第1引脚后接接线端子J6的P24端；第43引脚(READY)连接第53电阻R53的1脚；第11引脚(P0.4)连接R41电阻R41的1脚和接线端子J6的第5引脚后接接线端子J6的PO4端；第10引脚(P0.5)连接第40电阻R40的1脚和接线端子J6的第4引脚后接接线端子J6的PO5端；第8引脚(P0.6)连接第42电阻R42的1脚和接线端子J6的第3引脚后接接线端子J6的PO6端；第44引脚(P2.3)连接第39电阻R39和接线端子J6的第2引脚后接接线端子J6的P23端；第45引脚(AD15/P4.7)连接AD15端；第46引脚(AD14/P4.6)连接AD14端；第47引脚(AD13/P4.5)连接AD13端；第48引脚(AD12/P4.4)连接AD12端；第49引脚(AD11/P4.3) 连接AD11端；第50引脚(AD10/P4.2)连接AD10端；第51引脚(AD9/P4.1)连接AD9端；第52引脚(AD8/P4.0)连接AD8端；第53引脚(AD7/P3.7)连接AD7端；第54引脚(AD6/P3.6)连接AD6端；第55引脚(AD5/P3.5)连接AD5端；第56引脚(AD4/P3.4)连接AD4端；第57引脚(AD3/P3.3)连接AD3端；第58引脚(AD2/P3.2)连接AD2端；第59引脚(AD1/P3.1)连接AD1端；第60引脚(AD0/P3.0)连接AD0端；第61引脚(RD)连接RD端；第62引脚(ALE)连接ALE端；第66引脚连接晶体振荡器XTAL1的一端、第30电阻R30的2脚和第12电容C12的2脚；第67引脚连接晶体振器XTAL1的另一端、第30电阻R30的1脚和第13电容C13的1脚；单片机的第12引脚(ANGND)、第14引脚(VSS)、第15引脚(P2.2)、第36引脚(GND)、第3引脚(NMI)、第68引脚(Vss)接地；单片机的第17引脚(P2.1)、第18引脚(P2.0)、第23引脚(P1.4/PWM2)、第26引脚(HSO.4)、第27引脚(HSO.5)、第29引脚(HSO.1)、第33引脚(P2.6)、第34引脚(HSO.2)、第39引脚(P2.5)、第41引脚(WRH/BHE)、第63引脚(INST)和第65引脚(CLKOUT)悬空； 电压输入电路包括二极管Z3和Z2、可调电位器P5、电阻R1、R26、R27和R29，电容C7、C8、C9、E6、E13和E16，二极管Z2的型号是TL431，二极管Z3的型号是1N5994A；电容C7、C8、C9是电解电容，电容E6、E13和E16是瓷片电容；所述第3二极管Z3的1脚(阳极)连接可调电位器P5的3脚后接...

【技术特征摘要】
1.一种智能控制多功能、多类型储能电池快速充电系统，其特征在于，由主电路和分电路组成，主电路包括单片机、电压输入电路、电源电路、振荡电路、键盘输入及显示报警电路、信号采集处理电路和信号输出电路，电源电路另外连接分电路； 
单片机型号为8XC196KC20，其第1引脚(Vcc)与第37引脚(Vpp)、第64引脚(Busw)及第2引脚(EA)连接后接第43电阻R43的2脚；第4引脚(P0.3)连接第43电阻R43的1脚后接PO3端；第5引脚(P0.1)接AC1端；第6引脚(P0.0)连接第8电容C8的1脚、第16电容E16的1脚、第1电阻R1的2脚、第3二极管的2脚、第5可调电位器P5的1脚及2脚(滑动触点)连接后接AC0端；第7引脚(P0.2)与第9电容C9的1脚、第6电容E6的1脚连接后接AC7端；第9引脚(P0.7)接BUSY端；第13引脚(VREF)连接第26电阻R26的1脚；第16引脚(RESET)连接第25电阻R25的2脚、第15电容E15的1脚及电源管理芯片U10的第1引脚；第19引脚(P1.0)连接按键控制芯片U8的第2引脚(1A1)；第20引脚(P1.1)连接按键控制芯片U8的第4引脚(1A2)；第21引脚(P1.2)连接按键控制芯片U8的第6引脚(1A3)；第22引脚(P1.3)连接按键控制芯片U8的第8引脚(1A4)；第24引脚(HSI.0)连接第28电阻R28的2脚；第25引脚(HSI.1)连接第45电阻R45的2脚；第28引脚(HSO.0)连接信号采集处理芯片U13的第1引脚(1A)和第2引脚(1B)；第30引脚(P1.5)连接按键控制芯片U8的第13引脚(2A2)；第31引脚(P1.6)连接按键控制芯片U8的第15引脚(2A3)；第32引脚(P1.7)连接按键控制芯片U8的第17引脚(2A4)；第35引脚((HSO.3)连接按键控制芯片U8的第11引脚(2A1)；第38引脚(P2.7)连接BUSY端；第40引脚(WRL/WR)连接WR端；第42引脚(P2.4)连接第38电阻R38的1脚和接线端子J6的第1引脚后接接线端子J6的P24端；第43引脚(READY)连接第53电阻R53的1脚；第11引脚(P0.4)连接R41电阻R41的1脚和接线端子J6的第5引脚后接接线端子J6的PO4端；第10引脚(P0.5)连接第40电阻R40的1脚和接线端子J6的第4引脚后接接线端子J6的PO5端；第8引脚(P0.6)连接第42电阻R42的1脚和接线端子J6的第3引脚后接接线端子J6的PO6端；第44引脚(P2.3)连接第39电阻R39和接线端子J6的第2引脚后接接线端子J6的P23端；第45引脚(AD15/P4.7)连接AD15端；第46引脚(AD14/P4.6)连接AD14端；第47引脚(AD13/P4.5)连接AD13端；第48引脚(AD12/P4.4)连接AD12端；第49引脚(AD11/P4.3) 连接AD11端；第50引脚(AD10/P4.2)连接AD10端；第51引脚(AD9/P4.1)连接AD9端；第52引脚(AD8/P4.0)连接AD8端；第53引脚(AD7/P3.7)连接AD7端；第54引脚(AD6/P3.6)连接AD6端；第55引脚(AD5/P3.5)连接AD5端；第56引脚(AD4/P3.4)连接AD4端；第57引脚(AD3/P3.3)连接AD3端；第58引脚(AD2/P3.2)连接AD2端；第59引脚(AD1/P3.1)连接AD1端；第60引脚(AD0/P3.0)连接AD0端；第61引脚(RD)连接RD端；第62引脚(ALE)连接ALE端；第66引脚连接晶体振荡器XTAL1的一端、第30电阻R30的2脚和第12电容C12的2脚；第67引脚连接晶体振器XTAL1的另一端、第30电阻R30的1脚和第13电容C13的1脚；单片机的第12引脚(ANGND)、第14引脚(VSS)、第15引脚(P2.2)、第36引脚(GND)、第3引脚(NMI)、第68引脚(Vss)接地；单片机的第17引脚(P2.1)、第18引脚(P2.0)、第23引脚(P1.4/PWM2)、第26引脚(HSO.4)、第27引脚(HSO.5)、第29引脚(HSO.1)、第33引脚(P2.6)、第34引脚(HSO.2)、第39引脚(P2.5)、第41引脚(WRH/BHE)、第63引脚(INST)和第65引脚(CLKOUT)悬空； 
电压输入电路包括二极管Z3和Z2、可调电位器P5、电阻R1、R26、R27和R29，电容C7、C8、C9、E6、E13和E16，二极管Z2的型号是TL431，二极管Z3的型号是1N5994A；电容C7、C8、C9是电解电容，电容E6、E13和E16是瓷片电容；所述第3二极管Z3的1脚(阳极)连接可调电位器P5的3脚后接地，第3二极管Z3的2脚(阴极)连接第5可调电位器P5的1脚和2脚(滑动触点)、第1电阻R1的2脚、第16电容E16的1脚、第8电容C8的1脚和单片机的第6引脚后接AC0端；第6电容E6的1脚、第9电容C9的1脚和单片机的7引脚后接AC0端；第16电容E16的2脚、第8电容C8的2脚、第6电容E6的2脚、第9电容C9的2脚连接后接地；第1电阻R1的1脚接ZD-端；第2二极管Z2的1脚连接第7电容C7的1脚、第13电容E13的1脚后接第29电阻R29的2脚；第2二极管Z2的2脚连接第26电阻R26的2脚和第27电阻R27的1脚；第2二极管的3脚连接第13电容E13的2脚、第7电容C7和第27电阻R27的2端；第2二极管2的2脚连接第27电阻的1脚和第26电阻R26的2脚；第26电阻R26的1脚连接单片机的第13引脚； 
电源电路包括电源管理芯片U10、电阻R25和电容E15，E15为瓷片电容；电源管理芯片U10的型号为MC34064，其第1引脚(RESET)连接第25电阻的2脚、第15电容E15的1脚和单片机的第16引脚；第2引脚(IN)连接第25电阻R25的1脚和电源电压+5V 端；第3引脚(GND)连接第15电容E15的2脚后接地； 
振荡电路包括晶体振荡器XTAL1、电阻R30和电容C12、C13，电容C12、C13是电解电容；晶体振荡器XTAL1的一端连接单片机的第67引脚、第30电阻R30的1脚和第13电容C13的1脚，另一端连接单片机的第66引脚、第30电阻R30的2脚和第12电容C12的2脚，第12电容C12的1脚连接第13电容C13的2脚； 
键盘输入及显示报警电路包括按键控制芯片U8、三极管P8、电阻R28、R44、R45和R49、电容C11和E8以及扬声器B4，按键控制芯片U8的型号为74HC244，三极管P8的型号为2SA1013，电容C11为电解电容，电容E8为瓷片电容；按键控制芯片U8的第2引脚(1A1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宝忠，孟令旗，李晓辉，李春文，杨曾光，赵卓，沈剑莹，
申请(专利权)人：鞍山通尊科技企业孵化器有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21