一种锂电池管理系统技术方案

一种锂电池管理系统，包括微控制模块，还包括N个采集锂电池电芯充放电信息的电压采集电路，电压采集电路包括模拟前端模块和位移缓存模块，所述N个电压采集电路的每个模拟前端模块通过对应位移缓存模块与微控制模块进行级联，实现时序切换电压采集电路对锂电池的每个电芯进行监控管理，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块与微控制模块之间还连接有电平转换电路；通过使用模拟前端模块比市场上同样的数字前端成本低，并且节省了昂贵的隔离芯片，成本得到进一步降低；通过电平转换模块将低压控制信号转换成高端级联芯片的控制信号，不需要考虑高压和弱电电路的隔离问题，避开了隔离芯片的高压问题和失效问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池管理系统
本专利技术涉及电池管理领域，尤其是涉及一种锂电池管理系统。
技术介绍
随着新能源行业的快速发展，作为锂电池里面主要组件的电池管理系统也得到快速发展。在快速发展的同时，也经常爆出电池起火爆炸等问题，越来越多的人对锂电池的使用抱有谨慎怀疑的态度。对此，当前市场对电池管理系统的要求越来越高，既要控制成本，又追求高性能，还需要将电池化″抽象″为形象，一个好的电池管理系统既要保证安全、可靠，又要可以延长电池的寿命，还能让用户放心、省心、安心。目前市场上的电池管理系统单板方案主要有：分立器件方案、数字前端芯片级联方案、硬件前端芯片级联方案。分立器件方案，顾名思义使用分析器件搭建，此方案在成本、稳定性、空间上都没有优势，尤其是稳定性，很容易受感染而损坏。此方案属于早期电池管理芯片匮乏而且不稳定的阶段，现在在较高串数上基本上停止使用。数字前端芯片级联方案，当前主流的智能电池管理系统方案，该方案用多颗芯片级联，再搭配一个微控制器和每一个芯片通信，这里面需要严格处理通信隔离和信号隔离问题，而且微控制器需要较为丰富的外设资源，除此之外，该方案成本高，主要集中在数字前端芯片和通信、信号隔离芯片。硬件前端芯片级联方案，也是当前主流的方案，该方案虽然成本低，但灵活性很差、智能化极低，比如不能更改保护参数和时间、不能获取电池的电压、温度等基础数据、不能兼容不同的电芯体系等，对于生产备料、售后服务等带来了极大的不便。事实上，市面上有很多模拟前端芯片，此类芯片只输出模拟信号给微控制器采集，从而获取电池的基础数据，并且此类芯片较数字前端芯片在价格上明显优势，只是当前模拟前端芯片仅仅作为单颗使用。本专利技术就利用模拟前端级联实现对电池数据的采集，不但控制住成本，而且不需要做通信或信号隔离，同时能够将电池数据通过广播的形式发送给移动设备而实现对电池的监控。
技术实现思路
本专利技术为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。一种锂电池管理系统，包括微控制模块，还包括N个采集锂电池电芯信息的电压采集电路，电压采集电路包括模拟前端模块和位移缓存模块，所述N个电压采集电路的每个模拟前端模块通过对应位移缓存模块与微控制模块进行级联，实现时序切换电压采集电路对锂电池的每个电芯进行监控管理，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块与微控制模块之间还连接有电平转换电路。进一步的，所述微控制模块采用型号为″N76E003AT20″的控制芯片。进一步的，所述位移缓存模块采用型号为″SN74HC595DR″的位移寄存芯片，所述位移缓存模块的第12号引脚与微控制模块的第16号引脚连接；位移缓存模块的第13号引脚还与微控制模块的第17号引脚连接；所述微控制模块的第12号引脚到第14号引脚作为控制端引脚，与每个电压采集电路的位移缓存模块的第14号引脚连接，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块的第12号引脚、第13号引脚和第14号引脚与微控制模块之间分别经过电平转换电路实现共地连接。进一步的，所述模拟前端模块采用型号为″PT6111″的IC芯片；每个电压采集电路的模拟前端模块的第12号引脚到第19号引脚分别与对应位移缓存模块的第15号引脚、第7号引脚、第6号引脚、第5号引脚、第1号引脚、第4号引脚、第3号引脚和第2号引脚单独连接；所述上一级电压采集电路的模拟前端模块的第11号引脚与下一级电压采集电路的位移缓存模块的第11号引脚连接进行级联切换。在上述实施例中，微控制模块1输出控制时序信号，信号经过电平转换电路5后，输出到位移缓存模块4，位移缓存模块4锁存控制信号后，微控制模块1使能位移缓存模块4输出，将控制信号输出到IC芯片U1/U5/U8的BS0、BS1、BS2、BL、EN脚。进一步的，还包括电源管理模块，所述电源管理模块连接总电源，对总电源进行降压后输出给微控制模块以及连接微控制模块的其他外围模块供电，所述微控制模块的第18号引脚以及第8号引脚与电源管理模块连接。进一步的，还包括用于采集电路中充放电电流的电流检测模块，所述电流检测模块采用型号为″TP199A1-CR″的运放芯片，所述电流检测模块的第4号引脚与微控制模块的第19号引脚连接。进一步的，还包括用于检测短路状态的短路检测模块，所述短路检测模块与微控制模块的第11号引脚和第20号引脚连接。进一步的，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块负责将锂电池电芯充放电信息通过网络数据播放出来；蓝牙模块采用″beacon″类蓝牙芯片；所述蓝牙模块的第12号引脚与微控制模块的第2号引脚连接。进一步的，还包括MOSFET驱动模块，所述MOSFET驱动模块用于导通或端开充放电回路，所述MOSFET驱动模块与微控制模块的第1号引脚和第3号引脚连接；所述MOSFET驱动模块还通过短路检测模块进行关断锁死。进一步的，还包括负载检测模块，所述负载检测模块用于检测MOSFET驱动模块在关断状态下负载的移除情况，所述负载检测模块与微控制模块的第15号引脚连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过使用模拟前端模块比市场上同样的数字前端成本低，并且节省了昂贵的隔离芯片，成本得到进一步降低；通过电平转换模块将低压控制信号转换成高端级联芯片的控制信号，不需要考虑高压和弱电电路的隔离问题，避开了隔离芯片的高压问题和失效问题；通过提出使用Beacon蓝牙作为外部通信的方式，具有成本低、可靠性强、安全系数高等优势，不需要额外接线从而避开了线束多带来的意外；提出Beacon蓝牙广播数据到移动端设备，移动端设备将电池形象化、傻瓜化，并提出利用手机震动、语音功能提示用户电池异常；通过提出将短路简单的分为真假两种可能性，通过低成本、简单的电路识别真假短路，可避免所有状态下因为整车容性负载导致误报短路而不能使用的问题，并且通过预放电回路能够避免接入整车瞬间产生火花的问题；能够兼容宽范围的容性负载，灵活性极高，避免不同的车辆需要改变硬件的问题；能够用低成本、高可靠性的方式解决模拟电路不能诊断电池、查看电池信息、误报短路的问题，同时解决数字芯片成本高、需要高压隔离的问题；本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中模块连接图。图2是本专利技术中微控制模块电路图。图3是本专利技术中电压采集电路图。图4是本专利技术中电压采集电路和电平转换电路图。图5是本专利技术中电压采集电路具体电路图。图6是本专利技术中电源管理模块电路图。图7是本专利技术中电流检测模块电路图。...

【技术保护点】
1.一种锂电池管理系统，包括微控制模块，其特征在于，还包括N个采集锂电池电芯信息的电压采集电路，电压采集电路包括模拟前端模块和位移缓存模块，所述N个电压采集电路的每个模拟前端模块通过对应位移缓存模块与微控制模块进行级联，实现时序切换电压采集电路对锂电池的每个电芯进行监控管理，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块与微控制模块之间还连接有电平转换电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池管理系统，包括微控制模块，其特征在于，还包括N个采集锂电池电芯信息的电压采集电路，电压采集电路包括模拟前端模块和位移缓存模块，所述N个电压采集电路的每个模拟前端模块通过对应位移缓存模块与微控制模块进行级联，实现时序切换电压采集电路对锂电池的每个电芯进行监控管理，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块与微控制模块之间还连接有电平转换电路。


2.根据权利要求1所述的一种锂电池管理系统，其特征在于，所述微控制模块采用型号为″N76E003AT20”的控制芯片。


3.根据权利要求2所述的一种锂电池管理系统，其特征在于，所述位移缓存模块采用型号为″SN74HC595DR”的位移寄存芯片，所述位移缓存模块的第12号引脚与微控制模块的第16号引脚连接；位移缓存模块的第13号引脚还与微控制模块的第17号引脚连接；所述微控制模块的第12号引脚到第14号引脚作为控制端引脚，与每个电压采集电路的位移缓存模块的第14号引脚连接，并且除首级电压采集电路外，其余电压采集电路的位移缓存模块的第12号引脚、第13号引脚和第14号引脚与微控制模块之间分别经过电平转换电路实现共地连接。


4.根据权利要求3所述的一种锂电池管理系统，其特征在于，所述模拟前端模块采用型号为″PT6111”的IC芯片；每个电压采集电路的模拟前端模块的第12号引脚到第19号引脚分别与对应位移缓存模块的第15号引脚、第7号引脚、第6号引脚、第5号引脚、第1号引脚、第4号引脚、第3号引脚和第2号引脚单独连接；所述上一级电压采集电路的模拟前端模块的第11号引脚与下一级电压采集电路的位移缓存模块的第11号引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶华兵，
申请(专利权)人：广东锂纬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44