電池充放電管理裝置及用該裝置制成的計量儀表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型具體涉及一種電池充放電管理裝置及用該裝置制成的計量儀表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，各類生活電氣設(shè)備和工業(yè)電氣設(shè)備的斷電運行、斷電數(shù)據(jù)保存等功能已經(jīng)成為了基本要求。因此，電池已經(jīng)逐步成為了生活電氣設(shè)備和工業(yè)電氣設(shè)備必不可少的后備電源之一，而且為了環(huán)保要求和降低成本，作為后備電源的電池一般選擇為鉛酸蓄電池或者鋰電池。此外，隨著后備電源電池的廣泛普及，電池充放電管理裝置也已經(jīng)廣泛和電池一起配套使用，保證后備電源電池的性能和工作穩(wěn)定。
[0003]然而，目前現(xiàn)有的電池充放電管理裝置，一般采用電量測量模塊和MCU模塊來實現(xiàn)，電量測量模塊將采集到的電壓電流以及電量傳送給MCU，通過MCU處理后來估算電池的SOCCState of Charge，充電狀態(tài))值，從而實現(xiàn)對電池充放電過程的管理;但是該方案通過MCU的軟件對電池進行控制，軟件程序復(fù)雜，控制速度較低，可靠性較差。同時，由于蓄電池和鋰電池的性能不完全相同，因此現(xiàn)有的電池充放電管理裝置一般僅針對單一類型的電池，導(dǎo)致生產(chǎn)廠家需要單獨研發(fā)和生產(chǎn)多類別的充放電管理裝置，廠家的生產(chǎn)和研發(fā)成本居高不下。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的之一在于提供一種能夠根據(jù)電池電量狀態(tài)實現(xiàn)電池能量和充放電高效管理、可靠性高、并同時兼容鋰電池和蓄電池的電池充放電管理裝置。
[0005]本實用新型的目的之二在于提供一種應(yīng)用所述電池充放電管理裝置制成的計量儀表，所述計量儀表應(yīng)用所述電池充放電管理裝置對后備電源電池進行管理，保證后備電源電池的性能和效率。
[0006]本實用新型提供的這種電池充放電管理裝置，包括電源模塊，控制器、充放電控制電路和輸出模塊，輸出模塊包括電池負載、電壓采樣電路和電流采樣電路，其特征在于還包括充電管理模塊;控制器通過采樣的電池輸出電壓和輸出電流信號估算電池的SOC值，充電管理模塊與控制器連接并接收控制器對電池的充電控制信號，同時充電管理模塊與電池連接并對電池的充電過程進行控制。
[0007]所述的電池充放電管理裝置還包括顯示模塊，顯示模塊與控制器連接，用于對電池充放電管理裝置的參數(shù)進行顯示，并適時報警。
[0008]所述的電池充放電管理裝置還包括指示燈，指示燈與電池連接，用于顯示電池的充放電狀態(tài)。
[0009]所述的充電管理模塊主要由型號為LTC4020芯片構(gòu)成。
[0010]所述的充放電控制電路主要由繼電器構(gòu)成。
[0011]所述的電流采樣電路中的傳感器采用霍爾電流傳感器。
[0012]所述的電源模塊包括變壓器、開關(guān)電源芯片和線性低壓差穩(wěn)壓器。
[0013]所述的估算電池的SOC值，為采用安時法和卡爾曼濾波法對電池的SOC值進行估笪并ο
[0014]本實用新型還公開了一種計量儀表，其采用所述的電池充放電管理裝置對計量儀表內(nèi)的電池進行充放電管理。
[0015]本實用新型公開的這種電池充放電管理裝置，利用電池的放電電流和放電電壓估算電池的SOC值，并根據(jù)電池的SOC值采用控制器和專用的電池充電管理芯片完成電池的充放電管理，電池的充放電管理更加合理科學(xué)，采用專用芯片進行充放電管理，極大的提高了系統(tǒng)的可靠性，同時由于充放電芯片的通用性和電路的通用性，本實用新型能夠同時兼容鋰電池和蓄電池的電池充放電管理，因此有效較低了生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的功能模塊圖。
[0017]圖2為本實用新型的電源模塊的一種實施例的電路原理圖。
[0018]圖3為本實用新型的控制器的一種實施例的電路原理圖。
[0019]圖4為本實用新型的充放電控制電路和輸出模塊的一種實施例的電路原理圖。
[0020]圖5為本實用新型的充電管理模塊的一種實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示為本實用新型的功能模塊圖:本實用新型提供的這種電池充放電管理裝置，包括電源模塊，控制器、充放電控制電路和輸出模塊，輸出模塊包括電池負載、電壓采樣電路、電流采樣電路和充電管理模塊;充電管理管理采用專用的充電管理芯片構(gòu)成，控制器通過充電管理模塊連接電池，控制器通過采樣的電池輸出電壓和輸出電流信號估算電池的SOC值，并控制充電管理模塊對電池進行充電管理。顯示模塊與控制器連接，用于對電池充放電管理裝置的參數(shù)進行顯示，并適時報警。指示燈與電池連接，用于顯示電池的充放電狀態(tài)。電源模塊給充電管理模塊、控制器和充放電控制電路供電。
[0022]如圖2所示為實用新型的電源模塊的一種實施例的電路原理圖:外部220V電源通過保護電路(圖中標示RVl和RTl)后連接變壓器的原邊，變壓器的副邊分為兩組輸出，第一組為150mA，為控制器和充電管理模塊供電，第二組為20mA，為充放電控制電路供電:第一組副邊再次通過全橋整流、濾波后連接電源芯片(圖中標示U401 )，電源芯片輸出電源(圖中標示DVCC)為控制器和充電管理模塊供電；第二組副邊通過單向二極管(圖中標示D401)后，在通過濾波電路(圖中標示EC403和C403)后得到輸出電源(圖中標示HV)，再連接第二電源芯片(圖中標示U400 )后得到繼電器電源CVCC。
[0023]如圖3所示為本實用新型的控制器的一種實施例的電路原理圖:控制器的電源DVCC連接到控制器的電源引腳(圖中標示VDD，14號引腳);控制器的46號引腳通過一個限流電阻(圖中標示R107)、LED指示燈(圖中標示LED101)與地連接，該LED指示燈用于指示控制器的運行狀態(tài);控制器的64號引腳為電池電壓的采樣引腳，電池的輸出端電壓(圖中標示BAT_V)通過采樣電阻(圖中標示RlOl和R104)接地，控制器通過采樣電阻R104上的電壓檢測電池的端電壓。
[0024]如圖4所示為本實用新型的充放電控制電路和輸出模塊的一種實施例的電路原理圖:圖中電池(圖中標示BT)即為需要進行管理的電池。電池的正極(圖中標示BAT_V)直接連接采樣電路后輸入控制器；同時電池的正極通過電阻和LED指示燈(圖中標示LED3010)連接到電池的負極，指示燈用于指示電池的充放電狀態(tài);此外，電池的正極還通過濾波電路(圖中標示C301和C302)后連接負載，該負載為計量儀表內(nèi)的電驅(qū)動的部件，如計量儀表為燃氣表時，該負載即為電磁閥，此時該電路即為電池驅(qū)動電磁閥的電路。在電池的負極線路上串聯(lián)有一個繼電器(圖中標示RY301)的開關(guān)，繼電器的線圈連接在地和繼電器驅(qū)動電源(圖中標示INTVCC)上，繼電器驅(qū)動電源由充電管理模塊提供;繼電器用于在外部有市電供應(yīng)，SP外部電源供電時，斷開電池對負載的驅(qū)動，而在外部無市電供應(yīng)時保證電池對負載的驅(qū)動。
[0025]如圖5所示為本實用新型的充電管理模塊的一種實施例的電路原理圖:電路圖中，核心芯片即為LTC4020(圖中標示U201);芯片的34腳通過濾波電容(圖中標示C203)與芯片的35腳連接，同時該34腳也是充放電控制電路和輸出模塊的繼電器線圈的控制引腳;芯片的34引腳同時該通過兩個LED發(fā)光管(圖中標示LED201和LED202)連接到芯片的12號腳和13號腳;芯片的20號引腳同時連接電池的正極。芯片的17號引腳通過電阻連接到電池的負極；芯片的I腳、2腳、6腳、18腳、19腳、22腳、23腳、24腳、26腳、27腳和31腳均與控制器直接連接。
【主權(quán)項】
1.一種電池充放電管理裝置，包括電源模塊，控制器、充放電控制電路和輸出模塊，輸出模塊包括電池負載、電壓采樣電路和電流采樣電路，其特征在于還包括充電管理模塊;控制器通過采樣的電池輸出電壓和輸出電流信號估算電池的SOC值，充電管理模塊與控制器連接并接收控制器對電池的充電控制信號，同時充電管理模塊與電池連接并對電池的充電過程進行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充放電管理裝置，其特征在于還包括顯示模塊，顯示模塊與控制器連接，用于對電池充放電管理裝置的參數(shù)進行顯示，并適時報警。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充放電管理裝置，其特征在于所述的電池充放電管理裝置還包括指示燈，指示燈與電池連接，用于顯示電池的充放電狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3之一所述的電池充放電管理裝置，其特征在于所述的充電管理模塊主要由型號為LTC4020芯片構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3之一所述的電池充放電管理裝置，其特征在于所述的充放電控制電路主要由繼電器構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1?3之一所述的電池充放電管理裝置，其特征在于所述的電流采樣電路中的傳感器采用霍爾電流傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1?3之一所述的電池充放電管理裝置，其特征在于所述的電源模塊包括變壓器、開關(guān)電源芯片和線性低壓差穩(wěn)壓器。8.—種計量儀表，其特征在于采用權(quán)利要求1?7之一所述的電池充放電管理裝置對計量儀表內(nèi)的電池進行充放電管理。
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池充放電管理裝置，包括電源模塊，控制器、充放電控制電路、輸出模塊和充電管理模塊，輸出模塊包括電池負載、電壓采樣電路和電流采樣電路；充電管理管理采用專用的充電管理芯片，控制器通過充電管理模塊連接電池，控制器通過采樣的電池輸出電壓和輸出電流信號估算電池的SOC值，并控制充電管理模塊對電池進行充電管理；本實用新型還公開了應(yīng)用所述電池充放電管理裝置制成的計量儀表。本實用新型利用電池的放電電流和放電電壓，采用控制器和專用的電池充電管理芯片完成電池的充放電管理，電池的充放電管理更加合理科學(xué)，提高了系統(tǒng)可靠性，能夠同時兼容鋰電池和蓄電池的電池充放電管理，較低了企業(yè)成本。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN205265284
【申請?zhí)枴緾N201521047727
【發(fā)明人】劉俊, 陳金玲
【申請人】威勝集團有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月16日