一種基于計量芯片的電池充放電管理系統及方法與流程

本發明涉及電池充放電技術領域，具體涉及一種基于計量芯片的電池充放電管理系統及方法。

背景技術：

在基站供電系統中，為了確保通信穩定性，基站除了配備常規的市電電源，還會配備充電電池作為電源。以前的標準基站中一般配有兩組蓄電池，兩組蓄電池互為備用，當其中一組蓄電池損壞時，另一組蓄電池可繼續發揮作用；近年來，隨著基站建設要求的進一步提高，為標準基站配備多組蓄電池已成為一種新的發展趨勢，配備多組蓄電池的方案不僅可以起到前述的互為備用的效果，而且可以大幅提高基站在主電源中斷后的續航能力，提高基站的抗電力中斷能力。

由于蓄電池會不斷地自放電，因此，在蓄電池不發揮應急供電作用的期間，需要不斷地對蓄電池進行充電，以保證蓄電池始終處于充滿電狀態；現有技術中，在對多組蓄電池進行管理時，一般采用來自同一直流電源的直流輸出來對多組蓄電池進行充電，現有技術中基站雖然配備了蓄電池，但只考慮了市電異常斷電時由蓄電池給基站設備供電的場景，蓄電池的充電和放電狀態主要由蓄電池自身依據蓄電池電壓和電源輸出電壓的電壓差進行控制，智能化程度低。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于計量芯片的電池充放電管理系統及方法，通過數據采集模塊、控制模塊和通信模塊之間的配合可以對電池進行智能且精準的充放電管理。

為實現上述方案，本發明提供了一種基于計量芯片的電池充放電管理系統，包括：數據采集模塊、控制模塊和通信模塊；所述數據采集模塊包括一個計量芯片U1、一個電壓采樣電路和一個電流采樣電路，所述電壓采樣電路為差分采樣電路，包括電阻R1、R2、R3和電容C1、C2，所述電阻R2串聯在電池的正極，電阻R3與電阻R2串聯，電容C2與電阻R3并聯，電容C2與電阻R3并聯后一端連接到電壓采集線的P極，另一端接地，電容C1與電阻R1并聯后一端連接到電壓采集線的N極，另外一端接地；所述電流采樣電路為電流差分采樣電路，包括電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9和電容C3、C4，所述電阻R4的一端與電池負極連接，另外一端與電容C3連接，電阻R5與電阻R4并聯，電阻R5的一端與電池負極連接，另外一端與電容C3連接，所述電容C3的一端與電阻R4、R5連接，另外一端與電流采集線的P極連接；電阻R6與電阻R4、R5并聯，所述電阻R6的一端與電池負極連接，另外一端與R9連接，所述電阻R9的另外一端與電容C4連接，電阻R8與R9并聯，電阻R8的一端與電阻R6連接，另外一端與電容C4連接，所述電容C4的一端與電阻R8、R9連接，另外一端與電流采集線的N極連接，電阻R7的一端與R5連接，另外一端與R8連接；所述計量芯片U1的1腳與電流采集線的P極連接，所述計量芯片U1的2腳與電流采集線的N極連接，所述計量芯片U1的5腳與電壓采集線的N極連接，所述計量芯片U1的6腳與電壓采集線的P極連接，所述計量芯片U1的7腳接地，所述計量芯片U1的12腳接電源；所述控制模塊包括可編程微控制器U2和可控電子開關芯片U4，所述可編程微控制器U2的1、2、3、4腳分別與計量芯片U1的11、10、9、8腳連接，所述可編程微控制器U2的10腳連接電源，U2的14腳與電子開關連接，所述電子開關芯片U4的1腳與電阻R6連接，2腳與電子開關連接，3腳接地；所述通信模塊包括485電路芯片U3，所述485電路芯片U3的1、4腳分別與可編程微控制器U2的11、13腳連接，所述485電路芯片U3的2、3腳并聯后與可編程微控制器U2的12腳連接，所述485電路芯片U3的8腳接電源，5腳接地；所述485電路芯片U3的6、7腳接分別與485總線的P極和N極連接。

本基于計量芯片的電池充放電管理系統工作原理為：由電壓采樣電路和電流采樣電路組成的數據采集模塊采集電池的電壓、電流數據，并將采集到的電壓及電流值輸送至計量芯片U1，通過計量芯片U1計算電池的充放電電量、充放電電流、充放電功率、充放電電壓，計算得到的充放電電量及電池溫度輸入至控制模塊，控制模塊中的可編程微控制器U2讀取采集到的充放電電量、充放電電流、充放電功率數據，同時控制模塊采集電子開關芯片U4的溫度，并精確控制電子開關芯片U4對電池進行充電放電和散熱。可編程微控制器U2將控制數據傳輸至485電路芯片U3，485電路芯片U3通過485總線上的通信接口與外部設備模塊交互，把采集到的數據傳輸到外部設備模塊，并受外部模塊控制。通過數據采集模塊采集到的數據，控制模塊可以高效準確獲取電池的電壓、電流、充電電量、放電電量、充放電電量，同時控制模塊采集模塊溫度，在電池放電的時候可以根據電池的電壓、電流以及充電電量，對電池進行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護電池，延長電池的壽命；在電池充電的時候，根據充電電流、電壓和充電電量，對電池充電量進行有效準確的判斷，對電池充電進行精準控制，可以防止過度充電，保護電池，提高充電效率。

優選的，所述電阻R2為單個電阻組成或者由多個電阻串聯而成。可以根據電池的容量實際確定。

優選的，所述電容C1、C2、C3和C4均為精密電阻電容。

優選的，所述芯片U1為集成模數轉換器的計量芯片。

本發明還提供了一種基于計量芯片的電池充放電管理方法，其特征在于具體包括如下步驟：

S1、數據采集模塊通過電壓采集電路和電流采集電路采集電池的電壓及電流值，并將采集到的電壓及電流值輸送至計量芯片U1，通過計量芯片U1計算電池的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率；

S2、控制模塊根據數據采集模塊計算所得的數據通過電子開關芯片U4控制電池充電量或者放電量及充放電時間；

S3、通信模塊接收控制模塊的信息并通過485電路芯片U3和485總線實現與外部設備的數據交換。

本發明相較于現有技術的有益效果在于：本基于計量芯片的電池充放電管理系統通過數據采集模塊精準采集電池的電壓、電流，并可以精確計算電池的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率，控制模塊通過讀取數據采集模塊的數據，可以精確的獲取電池的電壓、電流、充電電量、放電電量，同時控制模塊采集模塊溫度，在電池放電的時候可以根據電池的電壓、電流以及充電電量，對電池進行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護電池，延長電池的壽命；在電池充電的時候，根據充電電流、電壓和充電電量，對電池充電量進行有效準確的判斷，對電池充電進行精準控制，可以防止過度充電，保護電池，提高充電效率，從而實現電池智能且精準的充放電管理。

附圖說明

圖1是本發明中各個模塊的電路連接示意圖。

圖2是本發明的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。本領域普通人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本發明的保護范圍。

實施例1：一種基于計量芯片的電池充放電管理系統。

參照圖1所示，一種基于計量芯片的電池充放電管理系統，包括數據采集模塊、控制模塊和通信模塊；所述數據采集模塊包括一個計量芯片U1、一個電壓采樣電路和一個電流采樣電路，所述電壓采樣電路為電壓差分采樣電路，包括電阻R1、R2、R3和電容C1、C2，所述電阻R2串聯在電池的正極，電阻R3與電阻R2串聯，電容C2與電阻R3并聯，電容C2與電阻R3并聯后一端連接到電壓采集線的P極，另一端接地，電容C1與電阻R1并聯后一端連接到電壓采集線的N極，另外一端接地；所述電流采樣電路為電流差分采樣電路，包括電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9和電容C3、C4，所述電阻R4的一端與電池負極連接，另外一端與電容C3連接，電阻R5與電阻R4并聯，電阻R5的一端與電池負極連接，另外一端與電容C3連接，所述電容C3的一端與電阻R4、R5連接，另外一端與電流采集線的P極連接；電阻R6與電阻R4、R5并聯，所述電阻R6的一端與電池負極連接，另外一端與R9連接，所述電阻R9的另外一端與電容C4連接，電阻R8與R9并聯，電阻R8的一端與電阻R6連接，另外一端與電容C4連接，所述電容C4的一端與電阻R8、R9連接，另外一端與電流采集線的N極連接，電阻R7的一端與R5連接，另外一端與R8連接；所述芯片U1為集成模數轉換器的計量芯片，所述計量芯片U1的1腳與電流采集線的P極連接，所述計量芯片U1的2腳與電流采集線的N極連接，所述集成模數轉換器的計量芯片U1的5腳與電壓采集線的N極連接，所述計量芯片U1的6腳與電壓采集線的P極連接，所述計量芯片U1的7腳接地，所述計量芯片U1的12腳接電源；所述控制模塊包括可編程微控制器U2和可控電子開關芯片U4，所述可編程微控制器U2的1、2、3、4腳分別與計量芯片U1的11、10、9、8腳連接，所述可編程微控制器U2的10腳連接電源，U2的14腳與電子開關連接，所述電子開關芯片U4的1腳與電阻R6連接，2腳與電子開關連接，3腳接地；所述通信模塊包括485電路芯片U3，所述485電路芯片U3的1、4腳分別與可編程微控制器U2的11、13腳連接，所述485電路芯片U3的2、3腳并聯后與可編程微控制器U2的12腳連接，所述485電路芯片U3的8腳接電源，5腳接地；所述485電路芯片U3的6、7腳接分別與485總線的P極和N極連接。所述電阻R2為單個電阻組成或者由多個電阻串聯而成，可以根據電池的容量實際確定。所述電容C1、C2、C3和C4均為精密電阻電容。

本基于計量芯片的電池充放電管理系統工作原理為：由電壓采樣電路和電流采樣電路組成的數據采集模塊采集電池的電壓、電流數據，并將采集到的電壓及電流值輸送至集成模數轉換器的計量芯片U1，通過計量芯片U1計算電池的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率，計算得到的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率輸入至控制模塊，控制模塊中的可編程微控制器U2讀取采集到的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率，并采集模塊溫度數據，并精確控制電子開關芯片U4對電池進行充電放電和散熱。可編程微控制器U2將控制數據傳輸至485電路芯片U3，485電路芯片U3通過485總線上的通信接口與外部設備模塊交互，把采集到的數據傳輸到外部設備模塊，并受外部模塊控制。通過數據采集模塊采集到的數據，控制模塊可以高效準確獲取電池的電壓、電流、充電電量、放電電量和模塊溫度，在電池放電的時候可以根據電池的電壓、電流以及充電電量，對電池進行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護電池，延長電池的壽命；在電池充電的時候，根據充電電流、電壓和充電電量，對電池充電量進行有效準確的判斷，對電池充電進行精準控制，可以防止過度充電，保護電池，提高充電效率。

實施例2：一種基于計量芯片的電池充放電管理方法。

參照圖2所示，一種基于計量芯片的電池充放電管理方法，具體包括如下步驟：

S1、數據采集模塊通過電壓采集電路和電流采集電路采集電池的電壓及電流值，并將采集到的電壓及電流值輸送至集成模數轉換器的計量芯片U1，通過計量芯片U1計算電池的充放電電量、充放電電流、充放電電壓、充放電功率；

S2、控制模塊根據數據采集模塊計算所得的數據通過電子開關芯片U4控制電池充電量或者放電量及充放電時間；

S3、通信模塊接收控制模塊的信息并通過485電路芯片U3和485總線實現與外部設備的數據交換。

本基于計量芯片的電池充放電管理方法在電池放電的時候可以根據電池的電壓、電流以及充電電量，對電池進行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護電池，延長電池的壽命；在電池充電的時候，根據充電電流、電壓和充電電量，對電池充電量進行有效準確的判斷，對電池充電進行精準控制，可以防止過度充電，保護電池，提高充電效率，從而實現電池智能且精準的充放電管理。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作出的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。