鋰離子蓄電池組的模塊控制器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于電池充放電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種鋰離子蓄電池組的模塊控制器。所述模塊控制器包括電源電路、MCU、充放電控制電路、電流檢測電路、溫度檢測電路與LED顯示電路；其中，充放電控制電路，包括充電控制單元與放電控制單元，充電控制單元與放電控制單元由MCU控制實現(xiàn)鋰離子蓄電池組的充放電選擇；電流檢測電路，用于檢測鋰離子蓄電池組的母線電流。本發(fā)明專利技術(shù)中所述及的模塊控制器，能夠?qū)︿囯x子蓄電池組充放電過程中的電壓、電流與溫度進(jìn)行檢測，保證鋰離子蓄電池組能夠合理地進(jìn)行充放電，不會出現(xiàn)過壓、過流、短路與過溫等損害電池壽命的現(xiàn)象，使得電池能更加持久有效的工作。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電池充放電控制
，具體涉及一種鋰離子蓄電池組的模塊控制器。
技術(shù)介紹
蓄電池組作為一種儲能元件，能夠進(jìn)行充電、放電多次循環(huán)使用，為電氣、電子等設(shè)備的使用提供了重要能源供應(yīng)。要完成對蓄電池組的充放電控制，需要專門的控制模塊來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的蓄電池組主要為鎘鎳蓄電池組、氫鎳蓄電池組，其充電方式通常采用多階段恒流充電方式即首先進(jìn)行大電流充電，然后轉(zhuǎn)為小電流充電，最后轉(zhuǎn)為涓流充電；而放電則通過放電調(diào)節(jié)器進(jìn)行放電控制。這種充放電方式存在如下問題充放電技術(shù)所采用的控制電路非常復(fù)雜、且耗能較大。鋰離子蓄電池組，具有比能量高、充放電效率高、無記憶效應(yīng)、熱效應(yīng)小等優(yōu)點，逐漸取代了鎘鎳蓄電池組與氫鎳蓄電池組。鋰離子蓄電池充放電方式的好壞，將直接影響到鋰離子蓄電池組的使用壽命與安全性，若充放電方式的選擇不合理，極其容易造成鋰離子蓄電池組過壓欠壓、過流、過溫與短路等異常現(xiàn)象，甚至造成鋰離子蓄電池組的損壞。為此，迫切需要提出一種合理的對鋰離子蓄電池充放電進(jìn)行管理的模塊控制器。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提出一種鋰離子蓄電池組的模塊控制器，以保證鋰離子蓄電池組能夠合理地進(jìn)行充放電。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案鋰離子蓄電池組的模塊控制器，包括電源電路、MCU、充放電控制電路、電流檢測電路、溫度檢測電路與LED顯示電路；所述電源電路，提供所述模塊控制器正常工作時所需要的穩(wěn)定電壓；所述充放電控制電路，包括充電控制單元與放電控制單元，充電控制單元與放電控制單元由MCU控制實現(xiàn)鋰離子蓄電池組的充放電選擇；所述電流檢測電路，與所述充放電控制電路連接，用于檢測鋰離子蓄電池組的母線電流；所述溫度檢測電路，用于采集鋰離子蓄電池組中單個鋰離子蓄電池的溫度，并將該溫度信息傳遞至MCU。所述LED顯示電路，連接在MCU上，用于顯示鋰離子蓄電池組的平均溫度和電壓。進(jìn)一步的，所述電源電路設(shè)置有供電電源與DC/DC轉(zhuǎn)換器，供電電源連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端，在DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端、輸出端分別并聯(lián)設(shè)置有兩個電容；所述供電電源的正極端串聯(lián)連接一個二極管。在DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端、輸出端分別并聯(lián)設(shè)置有兩個電容，用于儲能和提高電源電路的抗干擾性能，利于為所述模塊控制器正常工作時所需要的穩(wěn)定電壓；另外，在供電電源的正極端串聯(lián)連接一個二極管，以保證電源電路中電流的方向。進(jìn)一步的，所述充電控制單元包括一個光電耦合器、一個三極管與一個場效應(yīng)管；位于光電耦合器輸入端側(cè)的發(fā)光二極管正極連接一上拉電阻，負(fù)極連接在所述三極管的集電極上，三極管的發(fā)射極接地，基極通過一個電阻連接到MCU的一個控制信號端上，光電耦合器輸出端側(cè)分別連接到鋰離子蓄電池組的正極端與所述場效應(yīng)管的柵極上；所述放電控制單元包括一個光電耦合器、一個三極管與一個場效應(yīng)管；位于光電耦合器輸入端側(cè)的發(fā)光二極管正極連接一上拉電阻，負(fù)極連接在所述三極管的集電極上，三極管的發(fā)射極接地，基極通過一個電阻連接到MCU的另一個控制信號端上，光電耦合器輸出端側(cè)分別連接到鋰離子蓄電池組的負(fù)極端與所述場效應(yīng)管的柵極上。當(dāng)MCU檢測到鋰離子蓄電池組在充放電過程中出現(xiàn)過壓欠壓、過流、短路與過溫等異常狀況時，會做出響應(yīng)，使得鋰離子蓄電池組的模塊控制器停止為鋰離子蓄電池組充電或放電，以確保鋰離子蓄電池組的安全性。更進(jìn)一步的，在所述充電控制單元中，場效應(yīng)管的源極與漏極之間連接有阻容電路；在所述放電控制單元中，場效應(yīng)管的源極與漏極之間連接有阻容電路。阻容電路用于吸收和消耗充電控制單元或放電控制單元斷開時感性負(fù)載產(chǎn)生的自感電動勢，有效防止過壓造成的負(fù)載絕緣擊穿。進(jìn)一步的，所述電流檢測電路包括一個霍爾電流傳感器、一個參考電壓輸出電路和一個AD米樣電路；所述霍爾電流傳感器的輸入端為鋰離子蓄電池組的充/放電電流輸入端，霍爾電流傳感器的輸出端連接在所述AD米樣電路的一個輸入管腳上；所述參考電壓輸出電路的輸出端連接在AD米樣電路的另一個輸入管腳上；所述AD采樣電路的輸出管腳連接在MCU上。電流檢測電路采用AD采樣電路，利用AD采樣電路中運算放大器構(gòu)成減法電路來放大霍爾電流傳感器的輸出電壓與參考電壓輸出電路的參考電壓之間的差值，以達(dá)到提高電流檢測精度的目的。更進(jìn)一步的，所述AD采樣電路的輸入和輸出管腳數(shù)量相同且都不少于兩路，分別連接在MCU的對應(yīng)管腳上。進(jìn)一步的，所述溫度檢測電路中包含有與蓄電池組中鋰離子蓄電池數(shù)量相同的溫度傳感器，且每個溫度傳感器貼分別附于與其對應(yīng)的鋰離子蓄電池的極耳處；所有的溫度傳感器并聯(lián)于溫度檢測總線上，并通過溫度檢測總線將單個鋰離子蓄電池的溫度信息傳遞至MCU上。溫度檢測電路的核心器件是數(shù)字溫度傳感器DS18B20，通過MCU的編程可以實現(xiàn)對單個鋰離子蓄電池溫度的采集，采集是按照單個鋰離子蓄電池的數(shù)字溫度傳感器DS18B20接入溫度檢測電路的順序進(jìn)行。本專利技術(shù)中所述及的鋰離子蓄電池組的模塊控制器具有如下優(yōu)點( I)本專利技術(shù)中鋰離子蓄電池組的模塊控制器采用電源電路、MCU、充放電控制電路、電流檢測電路、溫度檢測電路與LED顯示電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對鋰離子蓄電池組充放電過程中電壓、電流、溫度的檢測，并能直觀的顯示鋰離子蓄電池組的平均溫度和電壓；iMCU檢測到鋰離子蓄電池組在充放電過程中出現(xiàn)過壓欠壓、過流、短路與過溫等異常狀況時，會做出響應(yīng)，使得鋰離子蓄電池組的模塊控制器停止為鋰離子蓄電池組充電或放電，以確保鋰離子蓄電池組的安全性，提高鋰離子蓄電池組的使用壽命。(2)在所述電源電路中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端、輸出端分別并聯(lián)設(shè)置有兩個電容，用于儲能和提高電源電路的抗干擾性能，為所述模塊控制器正常工作時所需要的穩(wěn)定電壓，另外，供電電源的正極端串聯(lián)連接一個二極管，以確保電源電路中電流的方向。(3)充放電控制電路包括充電控制單元與放電控制單元兩部分，這兩部分由MCU控制，通過MCU的兩個控制信號端所輸出的高電平或低電平，來選擇充電控制單元或放電控制單元中場效應(yīng)管的通與斷，進(jìn)而實現(xiàn)MCU控制鋰離子蓄電池組充放電的選擇，當(dāng)MCU檢測到鋰離子蓄電池組在充放電過程中出現(xiàn)異常情況時，充電控制單元與放電控制單元中的場效應(yīng)管均處于關(guān)斷狀態(tài)，確保了鋰離子蓄電池組的安全性。(4)在充電控制單元或放電控制單元中，場效應(yīng)管的源極與漏極之間連接有阻容電路，用于吸收和消耗充電控制單元或放電控制單元斷開時感性負(fù)載產(chǎn)生的自感電動勢，有效防止過壓造成的負(fù)載絕緣擊穿。(5)電流檢測電路采用AD采樣電路，利用AD采樣電路中運算放大器構(gòu)成減法電路來放大霍爾電流傳感器的輸出電壓與參考電壓輸出電路的參考電壓之間的差值，以達(dá)到提高電流檢測精度的目的。(6)溫度檢測電路采用的核心器件是數(shù)字溫度傳感器DS18B20，通過MCU的編程可以實現(xiàn)對單個鋰離子蓄電池溫度的采集，采集是按照單個鋰離子蓄電池的數(shù)字溫度傳感器DS18B20接入溫度檢測電路的順序進(jìn)行的。附圖說明圖1為本專利技術(shù)中鋰離子蓄電池組的模塊控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本專利技術(shù)中鋰離子蓄電池組的模塊控制器的整體硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖2中電源電路的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖2中充放電控制電路的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖5為圖2中電流檢測電路的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖6為圖2中LED顯示電路的硬件結(jié)構(gòu)圖。具體實施例方式鋰離子蓄電池組的模塊控制器，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
鋰離子蓄電池組的模塊控制器，其特征在于，包括電源電路、MCU、充放電控制電路、電流檢測電路、溫度檢測電路與LED顯示電路；?所述電源電路，提供所述模塊控制器正常工作時所需要的穩(wěn)定電壓；?所述充放電控制電路，包括充電控制單元與放電控制單元，充電控制單元與放電控制單元由MCU控制實現(xiàn)鋰離子蓄電池組的充放電選擇；?所述電流檢測電路，與所述充放電控制電路連接，用于檢測鋰離子蓄電池組的母線電流；?所述溫度檢測電路，用于采集鋰離子蓄電池組中單個鋰離子蓄電池的溫度，并將該溫度信息傳遞至MCU；?所述LED顯示電路，連接在MCU上，用于顯示鋰離子蓄電池組的平均溫度和電壓。

【技術(shù)特征摘要】
1.鋰離子蓄電池組的模塊控制器，其特征在于，包括電源電路、MCU、充放電控制電路、電流檢測電路、溫度檢測電路與LED顯示電路； 所述電源電路，提供所述模塊控制器正常工作時所需要的穩(wěn)定電壓； 所述充放電控制電路，包括充電控制單元與放電控制單元，充電控制單元與放電控制單元由MCU控制實現(xiàn)鋰離子蓄電池組的充放電選擇； 所述電流檢測電路，與所述充放電控制電路連接，用于檢測鋰離子蓄電池組的母線電流； 所述溫度檢測電路，用于采集鋰離子蓄電池組中單個鋰離子蓄電池的溫度，并將該溫度信息傳遞至MCU ； 所述LED顯示電路，連接在MCU上，用于顯示鋰離子蓄電池組的平均溫度和電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子蓄電池組的模塊控制器，其特征在于，所述電源電路設(shè)置有供電電源與DC/DC轉(zhuǎn)換器，供電電源連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端，在DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端、輸出端分別并聯(lián)設(shè)置有兩個電容；所述供電電源的正極端串聯(lián)連接一個二極管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子蓄電池組的模塊控制器，其特征在于，所述充電控制單元包括一個光電耦合器、一個三極管與一個場效應(yīng)管；位于光電耦合器輸入端側(cè)的發(fā)光二極管正極連接一上拉電阻，負(fù)極連接在所述三極管的集電極上，三極管的發(fā)射極接地，基極通過一個電阻連接到MCU的一個控制信號端上，光電耦合器輸出端側(cè)分別連接到鋰離子蓄電池組的正極端與所述場效應(yīng)管的柵極上； 所述放電控制單元包括一個光電耦合器、一個三極管與一個場效應(yīng)管；位...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖林京，孫傳余，于志豪，公棟梁，
申請(專利權(quán))人：山東科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：