一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，包括MCU及分别与其连接的按键板模块、LED显示模块、均衡充电模块、温度检测模块、放电模块，所述电池包通过5V稳压模块为MCU提供工作电压，MCU控制均衡充电模块向电池包充电，电池包通过放电模块放电。所述电池包采用六节锂电池串联组成的六串锂电池模块，第六节锂电池BAT+的正极通过保险丝连接电池包正极端PACK+，PACK+外接电机正极；六串锂电池模块的各节锂电池分别连接分压检测电路，检测结果分别连接到MCU的内部AD数模转换模块。本实用新型专利技术的硬件设计通过较多的简单有效的电源电路、采集电路、分压电路等电路模块，完全可以替代较为高昂的专用的前端芯片，有效降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统
本技术涉及无刷吸尘器电池包，特别涉及一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统。
技术介绍
随着锂电池的市场规模不断扩大，关于锂电池组保护板的制作要求也不断提高。由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，必须对其进行过压、过流、过温、过充、过放保护，而多数锂电池保护板均使用锂电池专用保护芯片对其进行保护，在大批量小型电子产品生产中，如果完全做到五个基本方面的保护，芯片成本较高，得不偿失，如果使用保留个别保护的低成本专用保护芯片，就不能做到锂电池损坏状态工作时的精准监测。在现有的锂电池组保护板的控制系统中，该系统与不带专用芯片的锂电池组保护板最大的不同点在于：该系统在锂电池组充、放电过程中可以根据MCU检测到的单节电芯的电压及温度变化来控制锂电池的充、放电，从而实现锂电池的正常工作，延长其寿命周期。
技术实现思路
本技术目的是：为解决小型电子产品的锂电池保护板专用保护芯片的成本问题及锂电池损坏监测问题，本技术提供一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，实现六串锂电池组在充放电时的工作稳定，并在充放电异常时提供各类有效的保护，同时利用简单实用的分压电路、各模块电路替代锂电池保护板专用芯片，较大的降低生产成本。本技术的技术方案是：一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，包括MCU及分别与其连接的按键板模块、LED显示模块、均衡充电模块、温度检测模块、放电模块，所述电池包通过5V稳压模块为MCU提供工作电压，MCU控制均衡充电模块向电池包充电，电池包通过放电模块放电。优选的，所述MCU的最小系统主要由STM8S003F芯片及其下载接口两部分构成，直接使用STM8S003F芯片的内部晶振。优选的，所述电池包采用六节锂电池B1、B2、B3、B4、B5、BAT+串联组成的六串锂电池模块，第六节锂电池BAT+的正极通过保险丝F100连接电池包正极端PACK+，PACK+外接电机正极；六串锂电池模块的各节锂电池分别连接分压检测电路，检测结果分别连接到MCU的内部AD数模转换模块。优选的，所述5V稳压模块采用7805三端稳压器，输出+5V稳定电压；7805的输入端和输出端分别通过瓷介电容接地滤波。优选的，所述按键板模块包括按键和分压电路，分压电路所述按键一端连接电池包PACK+，另一端连接分压电路，分压电路的接地电阻上还并联滤波电容和稳压二极管，分压检测结果输出到MCU，MCU实现放电时地刷部分的高低档切换以及放电时的电机启动控制。优选的，所述LED显示模块包括红、绿两个二极管及三个电阻，红、绿两个二极管的阳极分别通过一个电阻连接MCU，阴极共结，并通过一个电阻连接MCU；当锂电池充放电异常或正常时，红、绿二极管分别点亮，达到提示作用。优选的，所述温度检测模块包括2个电阻R219、R220以及直插热敏电阻，所述电阻R219一端连接+5V电压，另一端分别通过直插热敏电阻接地、通过R220连接温度采集信号输出端，锂电池充电温度高于60℃时，充电异常，停止充电。优选的，所述放电模块包括放电MOS管、精密电阻RS101，以及分压电阻R100，R109、滤波电容C103；所述放电MOS管D极连接电池包PACK+,S极通过精密电阻RS101接地，G极作为使能端连接MCU，G极与S极之间通过连接分压电阻R109连接，D极与S极之间通过滤波电容C103连接，S极通过电阻R100连接电机的工作电流检测端。优选的，所述均衡充电模块包括充电MOS-4403，小MOS-2N7002、分压检测电路和充电二极管D102；所述充电MOS-4403的S极与D极分别连接充电器的CH+和电池包PACK+,G极连接小MOS-2N7002的D极,MOS-2N7002的S极接地，G极通过电阻连接MCU的充电使能端；充电MOS-4403的S极连接分压检测电路，分压检测电路的输出端连接MCU；充电器的CH-通过反向的充电二极管D102接地，形成一个充电闭环。本技术的优点是：与现有技术相比，本技术方案这种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统的硬件设计通过较多的简单有效的电源电路、采集电路、分压电路等电路模块，完全可以替代较为高昂的专用的前端芯片，有效降低生产成本，适合公司的大批量电子产品生产。附图说明下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术无刷吸尘器电池包保护板控制系统的总体设计框图；图2为本技术MCU最小系统的原理图；图3为本技术六串锂电池模块的原理图图4为本技术5V稳压模块的原理图；图5为本技术按键板模块的原理图；图6为本技术LED显示模块的原理图；图7为本技术温度检测模块的原理图；图8为本技术放电模块的原理图；图9为本技术均衡充电模块的原理图。具体实施方式本技术方案是基于STM8S003F芯片而制作的一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板，旨在实现六节锂电池组在充放电时的工作稳定，并在充放电异常时提供各类有效的保护措施。该设计可以通过控制核心对温度传感器、主电机等模块进行闭环控制，实现充电异常时的过充保护、锂电池单节电池损坏保护、超时保护、过温保护，放电异常时的锂电池单节保护、锂电池组整体欠压保护、系统短路保护、过温保护、主电机过流保护、无负载保护等。该方案要实现的功能和具体技术要求如下：1、主板由六节锂电池(18650-5C-2200mAH)组的稳定直流电源供电，电池组放电电压在16.5V-25.2V范围内。2、恒流恒压充电适配器参数为26.5V，500mA。3、主电机放电负载承受最大电流7A，最小3A。4、充电正常时，LED红灯以2HZ的频率一直闪烁，直到充满电后一直亮绿灯。5、充电异常状态下要实现的保护如下：A.过充保护：锂电池组平均电压达到4.2V，即总体电压达到25.2V时，停止充电，LED一直亮绿灯提示。B.单节电池损坏保护：当锂电池组中某节电池损坏，停止充电，LED以1.25HZ的频率闪红灯提示。C.超时保护：当锂电池组充电时间大于5小时，停止充电，LED一直亮绿灯提示。D.过温保护：当锂电池组表面充电温度高于60℃时，停止充电，LED不亮提示。6、放电正常时，LED绿灯一直亮；当MCU检测到锂电池组达到欠压值18V时，LED以2HZ的频率亮红灯提示；当MCU检测到锂电池组电压达到16.5V时，停止放电，LED灯不亮。7、放电异常状态下要实现的保护如下：A.单节欠压：当锂电池组某节电池电压不正常时，停止放电，LED以2HZ的频率单次红灯闪烁、间隔1秒循环闪烁4遍。B.整体欠压：当锂电池组整体电压低于18V时，停止放电，LED以2HZ的频率双次红灯闪烁、间隔1秒循环闪烁4遍。C.系统短路：当MCU检测到主回路短路或地刷回路短路时，停止放电，LED以2HZ的频率3次红灯闪烁、间隔1秒循环闪烁4遍。D.过温保护：当MCU检测到主回路短路或地刷回路短路时，停止放电，LED以2HZ的频率4次红灯闪烁、间隔1秒循环闪烁4遍。E.主电机过流：当MCU检测到主回路电路大于7A时，停止放电，LED以2HZ的频率5次红灯闪烁、间隔1秒循环闪烁4遍。F.无负载：当MCU检测到主回路无负载时，停止放电，LED以2HZ的频率6次红灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：包括MCU及分别与其连接的按键板模块、LED显示模块、均衡充电模块、温度检测模块、放电模块，所述电池包通过5V稳压模块为MCU提供工作电压，MCU控制均衡充电模块向电池包充电，电池包通过放电模块放电。

【技术特征摘要】
1.一种低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：包括MCU及分别与其连接的按键板模块、LED显示模块、均衡充电模块、温度检测模块、放电模块，所述电池包通过5V稳压模块为MCU提供工作电压，MCU控制均衡充电模块向电池包充电，电池包通过放电模块放电。2.根据权利要求1所述的低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：所述MCU的最小系统主要由STM8S003F芯片及其下载接口两部分构成，直接使用STM8S003F芯片的内部晶振。3.根据权利要求2所述的低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：所述电池包采用六节锂电池B1、B2、B3、B4、B5、BAT+串联组成的六串锂电池模块，第六节锂电池BAT+的正极通过保险丝F100连接电池包正极端PACK+，PACK+外接电机正极；六串锂电池模块的各节锂电池分别连接分压检测电路，检测结果分别连接到MCU的内部AD数模转换模块。4.根据权利要求3所述的低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：所述5V稳压模块采用7805三端稳压器，输出+5V稳定电压；7805的输入端和输出端分别通过瓷介电容接地滤波。5.根据权利要求3所述的低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：所述按键板模块包括按键和分压电路，分压电路所述按键一端连接电池包PACK+，另一端连接分压电路，分压电路的接地电阻上还并联滤波电容和稳压二极管，分压检测结果输出到MCU，MCU实现放电时地刷部分的高低档切换以及放电时的电机启动控制。6.根据权利要求5所述的低成本的无刷吸尘器电池包保护板控制系统，其特征在于：所述LED显...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭辉波，周芸吉，
申请(专利权)人：苏州联芯威电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32