智慧电池管理电路的制作方法

本实用新型涉及一种蓄电池的控制管理电路技术。

背景技术：

目前蓄电池组的维护主要由人工利用一些智能仪表、设备根据相关规范进行。而且有些维护工作费时费力还容易一些安全隐患。且随着蓄电池组大面积广泛使用，人工维护显然不能满足实际需求，实际中由于蓄电池使用不当或维护不及时导致的安全事故在逐年增加。

科技发展使云管理系统应运而生，包括云服务器、远程pc、移动手持设备等系统管理已经很成熟，针对每个终端的蓄电池状态进行智能维护管理的电路，同时结合电力线载波通信技术、上述物联网等技术，实现了蓄电池的智能化，监测管理的无线化，就会极大提升蓄电池的智能化管理水平。

技术实现要素：

本实用新型的的目的是提供一种智慧电池管理电路，以解决在每一节传统的蓄电池上，配备一个适用于物联网管理的智能管理电路。

为了实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种智慧电池管理电路，包括一个cpu单元及存贮有被测蓄电池的身份信息与参数信息的存储单元、温度测试单元、plc通信单元、电源单元、ad采样器、内阻测试电路单元和电压测试电路单元；智慧电池管理电路通过分别与内阻测试电路单元、电压测试电路单元及plc通信单元连接的阴极阳极测试线与单体蓄电池的正负极极柱连接，其中阳极测试线包括阳极电流线和阳极电压线，阴极测试线包括阴极电流线和阴极电压线；阴阳极电流线同时有复用通讯功能，实现载波信号的通信传输，cpu单元的数据输出通过实现电力线载波通信方式的plc通信单元，将信号送至阴极阳极测试线；用于检测被测蓄电池本体温度的温度测试单元将测量数据发送给cpu；内阻测试电路单元为pwm放电电路，电压测试电路单元为单体电压响应测量电路，pwm放电电路包括mos管驱动电路、mos管、低通滤波和放大整形电路；mos管驱动电路的pwm控制端与cpu单元的频率控制端连接，mos管驱动电路的输出与mos管的g端连接，mos控制管d端、s端接在电池的负极、正极，mos控制管d端通过低通滤波和放大整形电路与第一ad采样器连接，第一ad采样器输出端与cpu单元连接；单体电压响应测量电路包括依次连接的低通滤波电路、放大电路和放大整形电路；低通滤波电路输入端通过阴极阳极测试线连接电池的正负极，放大整形电路的输出端，将电压信号送至第二ad采样器，第二ad采样器输出端与cpu单元连接。

如上所述的电池管理电路，被嵌入在电池本体的电池盖上设的卡槽里，通过两根电流线与两根电压线分别与蓄电池的正极和负极相连接。

本实用新型的优点可以支持在线检测蓄电池组的总电流、总电压、环境温度、电压均衡度、电池组容量、放电可持续时间等项参数，进而发现异常时情况进行相应维护操作并通过告警方式通知维护人员；该产品实现了单一电池内嵌检测电路的功能，并且方便了使用和简化了产品的结构。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是本实用新型的内阻测试电路单元与电压测试电路单元电路图。

具体实施方式

本实用新型的具体原理及说明参见图1、2所示。参见图1，一种智慧电池管理电路，包括一个cpu单元及存贮有被测蓄电池的身份信息与参数信息的存储单元、温度测试单元、plc通信单元、电源单元、ad采样器、内阻测试电路单元和电压测试电路单元；智慧电池管理电路通过分别与内阻测试电路单元、电压测试电路单元及plc通信单元连接的阴极阳极测试线与单体蓄电池的正负极极柱连接，其中阳极测试线包括阳极电流线和阳极电压线，阴极测试线包括阴极电流线和阴极电压线；阴阳极电流线同时有复用通讯功能，实现载波信号的通信传输；cpu单元的数据输出通过实现电力线载波通信方式的plc通信单元，将信号送至阴极阳极测试线；用于检测被测蓄电池本体温度的温度测试单元将测量数据发送给cpu。

内阻测试电路单元是一个pwm放电电路。

参见图2，pwm放电电路包括mos管驱动电路、mos管、低通滤波和放大整形电路；mos管驱动电路的pwm控制端与cpu单元的频率控制端连接，mos管驱动电路的输出与mos管的g端连接，mos控制管d端、s端接在电池的负极、正极，mos控制管d端通过低通滤波和放大整形电路与一个ad采样器连接，该ad采样器与cup单元连接。通过内置放电电阻进行放电，利用电池组放电，减小放电对单个电池的冲击影响，保证蓄电池放电时，电流稳定性。智能模块测试单体电池上的响应电压信号，根据欧姆定律，计算内阻。

单体电压响应测量电路包括低通滤波电路、放大电路和放大整形电路；对应电池的正负极通过一个低通滤波电路、一个放大电路和一个放大整形电路，将电压信号送至另一个ad采样器，该ad采样器与cpu单元连接。

电池内阻测试电路的内阻测试方法是：cpu选用基于armcortex-m3内核的stm32f103rct6嵌入式微处理器,

利用cpu内部的pwm波生成器，产生频率为f,占空比为50％的pwm信号，由cpu的第44引脚输出，经过mos管驱动电路，控制型号为tk9a20da的n型增强型mos管通断，实现内阻放电电路的通断，产生对应的占空比50％，频率为f的放电电流；u+为放电蓄电池小组电池的正极，u-为放电蓄电池小组的负极，放电蓄电池小组的节数至少是一节，也可以是多节，典型情况为4节，或者6节；rx为限流电阻，决定放电电流的幅度不超过设计的阈值。rs为采样电阻，采其两端的同频pwm电压信号通过滤波、放大整形电路，进入型号为ths1206ida的12位ad采样器，采样信号送入cpu处理，通过运算，得到vi，放电电流i＝vi/rs。在图2中，rx为限流电阻，决定放电电流的幅度不超过设计的阈值，rs为采样电阻。

通过内置放电电阻利用电池组小组放电，得到较大放电信号，同时减小放电对单个电池的冲击影响，保证蓄电池小电流放电时，采样电阻的电压稳定，即相应电流i稳定性。同步得到单体电池上的响应电压信号，根据欧姆定律，计算内阻。单节蓄电池的同频响应电压vn,n代表第几节电池的序号，蓄电池的内阻r＝vn/i。

管理电路中，还包括与控制模块连接的温度检测单元5，温度检测选用ds18b20是常用的数字温度传感器，检测被测蓄电池本体的温度并发送给cpu。

上述智能模块，存储单元5，主芯片采用型号为at45db321d的spi32mbit(4m字节)flash，存贮有被测蓄电池的身份信息(id)，包括蓄电池生产编号、序列号，生产日期、额定安时容量、额定电压等静态数据。另外还有型号为61lv51216的1m字节sram，主要负责程序运行中动态数据的中继存贮。

plc通信单元的主要芯片型号为lme2980c载波通信芯片，经过plc通信单元(电力线载波通讯单元)处理，通过复用的阳极电压采集线、阴极电压采集线和蓄电池间电力连接线，以电力线载波通信方式发送给蓄电池电池监测数据接收设备。

如上所述的电池管理电路，被嵌入在电池本体的电池盖上设的卡槽里，通过两根电流线与两根电压线分别与蓄电池的正极和负极相连接。