專利名稱：電池管理系統(tǒng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能存儲系統(tǒng)，特別是涉及一種電池管理系統(tǒng)控制器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的較大功率的電池管理系統(tǒng)，例如超過100A工作電流的電池管理系統(tǒng)，控制電池充電、放電是直接通過繼電器，因繼電器本身工作需要相應(yīng)的工作電流，所以產(chǎn)品待機功耗均都超過IOW以上。因此，在待機狀態(tài)下會較快消耗電池的能量，縮短電池的工作時間及壽命，影響產(chǎn)品的工作性能。尤其不利于產(chǎn)品的運輸(或其它長期非正常使用狀態(tài))，在運輸過程中可能就會消耗完電池的電量。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種待機功耗低的電池管理系統(tǒng)控制器。一種電池管理系統(tǒng)控制器，包括電源轉(zhuǎn)換電路、單片機、繼電器驅(qū)動模塊、電池工作狀態(tài)繼電器及待機開關(guān)單元，所述電源轉(zhuǎn)換電路用于將電池提供的電能分別轉(zhuǎn)換為適合所述繼電器驅(qū)動模塊和單片機工作的電壓，并分別傳輸給所述單片機和繼電器驅(qū)動模塊；所述繼電器驅(qū)動模塊根據(jù)閉合/斷開信號控制所述繼電器閉合或斷開；所述單片機連接所述繼電器驅(qū)動模塊，用于向所述繼電器驅(qū)動模塊發(fā)送所述閉合/斷開信號，所述單片機獲取電池的電壓，在電池電壓低于待機閾值時自動發(fā)送所述斷開信號，所述單片機還用于檢測市電輸入，在檢測到市電輸入時自動發(fā)送所述閉合信號；所述待機開關(guān)單元連接所述單片機，所述待機開關(guān)單元包括待機開關(guān)，所述待機開關(guān)用于手動控制所述單片機發(fā)送所述閉合/斷開信號，所述待機開關(guān)為其受力移除后會自動彈起的開關(guān)。在其中一個實施例中，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片，所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸入端獲取所述電池提供的電能，所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端輸出所述適合繼電器驅(qū)動模塊工作的電壓，所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸入端連接所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端，所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端輸出所述適合單片機工作的電壓。在其中一個實施例中，所述待機開關(guān)單元還包括第一限流電阻、下拉電阻和儲能電容，所述待機開關(guān)的一端接地，另一端通過所述下拉電阻連接所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓 輸出端、并通過所述第一限流電阻連接所述單片機的待機信號接收引腳，所述儲能電容與所述待機開關(guān)并聯(lián)。在其中一個實施例中，包括市電檢測電路，所述單片機檢測市電輸入是通過所述市電檢測電路進行檢測；所述市電檢測電路包括光耦、上拉電阻和濾波電容，所述光耦的發(fā)光器連接市電輸入端，所述光耦的受光器的發(fā)射極通過所述上拉電阻接地，所述濾波電容與所述上拉電阻并聯(lián)，所述受光器的集電極連接所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端，所述受光器的發(fā)射極連接所述單片機的市電檢測引腳。在其中一個實施例中，所述繼電器驅(qū)動模塊包括第一驅(qū)動電路，所述第一驅(qū)動電路包括三極管、第一二極管、第二二極管、偏置電阻、基極電阻及第二限流電阻，所述第一二 極管的陽極連接單片機用于發(fā)送所述閉合/斷開信號的引腳，所述第一二極管的陰極通過 所述基極電阻連接所述基極，所述偏置電阻一端連接所述三極管的發(fā)射極，另一端連接所 述第一二極管的陰極，所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極依次串聯(lián)所述電池 工作狀態(tài)繼電器的線圈和第二限流電阻后連接所述第一穩(wěn)壓芯片的輸出端，所述第二二極 管的陰極連接所述電池工作狀態(tài)繼電器的線圈和第二限流電阻的公共端，所述第二二極管 的陽極連接所述集電極。在其中一個實施例中，還包括充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交流輸出 繼電器，所述繼電器驅(qū)動模塊還包括分別驅(qū)動充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交 流輸出繼電器的第二、第三、第四及第五驅(qū)動電路，所述第二、第三、第四及第五驅(qū)動電路的 電路結(jié)構(gòu)與所述第一驅(qū)動電路相同。在其中一個實施例中，還包括連接所述單片機的發(fā)光二極管組件，用于指示所述 電池工作狀態(tài)繼電器、充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交流輸出繼電器的工作狀 態(tài)。在其中一個實施例中，還包括連接所述單片機的蜂鳴器，所述單片機在檢測到電 池電壓不在預(yù)設(shè)的安全電壓范圍內(nèi)時發(fā)送報警信號控制所述蜂鳴器發(fā)出報警提示。上述電池管理系統(tǒng)控制器能夠降低電池管理系統(tǒng)的待機功耗。本控制器應(yīng)用于 充、放電電流超過100A的電池管理系統(tǒng)中后，系統(tǒng)在待機狀態(tài)下的功耗小于0. 6W，極大延 長了產(chǎn)品的待機時間，并可靠地保證了電池的使用壽命及性能。


圖I是一實施例中太陽能儲能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是實施例I中電池管理系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是實施例I中電源轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；圖4是實施例I中市電檢測電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是實施例I中第一驅(qū)動電路的電路原理圖；圖6是實施例I中單片機的電路原理圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具 體實施方式做詳細的說明。本發(fā)明涉及太陽能儲能發(fā)電系統(tǒng)中的電池管理系統(tǒng)的控制器，整個太陽能儲能發(fā) 電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖I所示。圖2是實施例I中電池管理系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)框圖，包括 電源轉(zhuǎn)換電路110、單片機120、繼電器驅(qū)動模塊130、繼電器Kf K5、待機開關(guān)單元140。其 中繼電器Kl為交流輸出繼電器、繼電器K2為逆變器繼電器，繼電器K3為放電繼電器，繼電 器K4為充電繼電器，繼電器K5為電池工作狀態(tài)繼電器，繼電器Kf K5可以采用相同的繼電 器。需要指出的是，圖2所示實施例適用于圖I所示的太陽能儲能發(fā)電系統(tǒng)，在其它實施例 中，繼電器Kf繼電器K4可以部分或全部省略。 電源轉(zhuǎn)換電路110用于將電池提供的電能分別轉(zhuǎn)換為適合繼電器驅(qū)動模塊130和單片機120工作的電壓，并分別傳輸給單片機120和繼電器驅(qū)動模塊130。單片機120連接繼電器驅(qū)動模塊130，用于向繼電器驅(qū)動模塊130發(fā)送閉合/斷開信號，繼電器驅(qū)動模塊130根據(jù)閉合/斷開信號控制各個繼電器閉合或斷開。單片機120獲取電池的電壓，在電池電壓低于待機閾值時自動發(fā)送斷開信號，控制繼電器驅(qū)動模塊130斷開繼電器K5;同時單片機120檢測市電輸入，在檢測到市電輸入時自動發(fā)送閉合信號，控制驅(qū)動模塊130控制包括繼電器K5在內(nèi)的所有繼電器閉合，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。待機開關(guān)單元140包括待機開關(guān)SI，待機開關(guān)單元140連接單片機120，可以通過 手動按壓待機開關(guān)SI控制單片機120發(fā)送閉合/斷開信號。在系統(tǒng)為待機狀態(tài)下按下待機開關(guān)SI，單片機120會檢測到工作信號，并發(fā)送閉合信號給繼電器驅(qū)動模塊130，控制繼電器K5閉合，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)，此時再按下待機開關(guān)SI，單片機120會檢測到待機信號，并發(fā)送斷開信號給繼電器驅(qū)動模塊130，控制繼電器K5斷開，系統(tǒng)又進入待機狀態(tài)。待機開關(guān)SI手動控制的優(yōu)先級要高于單片機120根據(jù)電池電壓/市電輸入進行的自動控制。為了避免誤操作，可以設(shè)置單片機120，使得系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下檢測到待機信號要向待機狀態(tài)轉(zhuǎn)換，需要將待機開關(guān)SI長按，例如按待機開關(guān)SI的時間大于3秒。待機開關(guān)SI選用其受力移除后會自動彈起的開關(guān)，例如輕觸開關(guān)、導(dǎo)電橡膠、鍋仔開關(guān)五金彈片等。圖3是實施例1中電源轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖，包括第一穩(wěn)壓芯片ICl和第二穩(wěn)壓芯片IC2。第一穩(wěn)壓芯片ICl的電壓輸入端VIN連接電池,獲取電池提供的電能,第一穩(wěn)壓芯片ICl的電壓輸出端OUT輸出適合繼電器驅(qū)動模塊130工作的電壓，本實施例中為24V直流電。第二穩(wěn)壓芯片IC2的電壓輸入端Vin連接第一穩(wěn)壓芯片ICl的電壓輸出端0UT，第二穩(wěn)壓芯片IC2的電壓輸出端VO經(jīng)電感L2后送至5V電壓輸出端，輸出給單片機120。也就是說第二穩(wěn)壓芯片IC2將第一穩(wěn)壓芯片ICl輸出的24V電壓再降壓為5V的電壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)繼電器和單片機120的適合工作電壓自主選擇適合的穩(wěn)壓芯片，本發(fā)明不以此為限。在圖2所示實施例中，待機開關(guān)單元140還包括第一限流電阻R6、下拉電阻R7和儲能電容C16。待機開關(guān)SI的一端接地，另一端通過下拉電阻R7連接電源轉(zhuǎn)換電路110的5V電壓輸出端、并通過第一限流電阻R6連接單片機120的待機信號接收引腳SW1。儲能電容C16與待機開關(guān)SI并聯(lián)。在該實施例中，電池管理系統(tǒng)控制器還包括市電檢測電路，單片機120檢測市電輸入是通過市電檢測電路進行檢測。圖4是實施例1中市電檢測電路的電路原理圖，包括光耦U1、上拉電阻RlO和濾波電容C15。光耦Ul的發(fā)光器連接市電輸入端J2，光耦的受光器的發(fā)射極通過上拉電阻RlO接地，濾波電容C15與上拉電阻RlO并聯(lián)，受光器的集電極連接第二穩(wěn)壓芯片IC2的電壓輸出端。單片機120的市電檢測引腳AC CHECK連接受光器的發(fā)射極。在圖4所示實施例中，市電檢測電路還包括電阻R9、二極管D3及二極管D4。二極管D3的陰極連接受光器的陽極A，二極管D3的陽極連接受光器的陰極K。電阻R9接于市電輸入端J2的火線上，連接二極管D3的陰極和受光器的陽極A。二極管D4的陽極連接市電檢測引腳AC CHECK，二極管D4的陰極連接電源轉(zhuǎn)換電路110的5V電壓輸出端。繼電器驅(qū)動模塊130包括第一驅(qū)動電路，圖5是實施例1中第一驅(qū)動電路的電路原理圖，包括三極管Q2、第一二極管D6、第二二極管D11、偏置電阻R31、基極電阻R22及第二限流電阻R12。第一二極管D6的陽極連接單片機120用于發(fā)送控制繼電器K5閉合/斷開的信號的引腳SK5，第一二極管D6的陰極通過基極電阻R22連接三極管Q2的基極，偏置電阻R31 —端連接三極管Q2的發(fā)射極，另一端連接第一二極管D6的陰極。三極管Q2的發(fā)射極接地，集電極依次串聯(lián)繼電器K5的線圈和第二限流電阻R12后連接24V電壓輸出端 (即第一穩(wěn)壓芯片ICl的輸出端0UT)，第二二極管Dll的陰極連接繼電器K5的線圈和第二限流電阻R12的公共端，第二二極管Dll的陽極連接集電極。
對于電池管理系統(tǒng)控制器中包含繼電器Kf繼電器K4的實施例，繼電器驅(qū)動模塊 130中也要對應(yīng)包括用于控制這些繼電器閉合或斷開的第二、第三、第四及第五驅(qū)動電路。 這些驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)可以與圖5所示的第一驅(qū)動電路相同。
圖6是實施例1中單片機120的電路原理圖，在該實施例中，電池管理系統(tǒng)控制器還包括連接單片機120的發(fā)光二極管組件，該組件包括5個LED，分別用于指示充電繼電器 Kl、放電繼電器K2、逆變器繼電器K3、交流輸出繼電器K4及電池工作狀態(tài)繼電器K5的工作狀態(tài)。
在該實施例中，電池管理系統(tǒng)控制器還包括連接單片機120的蜂鳴器LS1，單片機 120在檢測到電池電壓不在預(yù)設(shè)的安全電壓范圍內(nèi)時，發(fā)送電池工作狀態(tài)繼電器的斷開信號控制第一驅(qū)動電路斷開繼電器K5，同時通過引腳SW2發(fā)送報警信號控制蜂鳴器LSl發(fā)出報警提示。在本實施例中，單片機120每間隔500ms就會檢測一次電壓。
在其中一個實施例中，單片機120接收溫度探頭檢測的電池溫度，當(dāng)電池溫度過高時，單片機120控制繼電器驅(qū)動模塊130關(guān)閉前述的所有繼電器，以保護產(chǎn)品安全。
上述電池管理系統(tǒng)控制器能夠降低電池管理系統(tǒng)的待機功耗。本控制器應(yīng)用于充、放電電流超過100A的電池管理系統(tǒng)中后，系統(tǒng)在待機狀態(tài)下的功耗小于O. 6W，極大延長了產(chǎn)品的待機時間，并可靠地保證了電池的使用壽命及性能。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解 為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，包括電源轉(zhuǎn)換電路、單片機、繼電器驅(qū)動模塊、電池工作狀態(tài)繼電器及待機開關(guān)單元，所述電源轉(zhuǎn)換電路用于將電池提供的電能分別轉(zhuǎn)換為適合所述繼電器驅(qū)動模塊和單片機工作的電壓，并分別傳輸給所述單片機和繼電器驅(qū)動模塊；所述繼電器驅(qū)動模塊根據(jù)閉合/斷開信號控制所述繼電器閉合或斷開；所述單片機連接所述繼電器驅(qū)動模塊，用于向所述繼電器驅(qū)動模塊發(fā)送所述閉合/斷開信號，所述單片機獲取電池的電壓，在電池電壓低于待機閾值時自動發(fā)送所述斷開信號， 所述單片機還用于檢測市電輸入，在檢測到市電輸入時自動發(fā)送所述閉合信號；所述待機開關(guān)單元連接所述單片機，所述待機開關(guān)單元包括待機開關(guān)，所述待機開關(guān)用于手動控制所述單片機發(fā)送所述閉合/斷開信號，所述待機開關(guān)為其受力移除后會自動彈起的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括第一穩(wěn)壓芯片和第二穩(wěn)壓芯片，所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸入端獲取所述電池提供的電能，所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端輸出所述適合繼電器驅(qū)動模塊工作的電壓，所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸入端連接所述第一穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端，所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端輸出所述適合單片機工作的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述待機開關(guān)單元還包括第一限流電阻、下拉電阻和儲能電容，所述待機開關(guān)的一端接地，另一端通過所述下拉電阻連接所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端、并通過所述第一限流電阻連接所述單片機的待機信號接收引腳，所述儲能電容與所述待機開關(guān)并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，包括市電檢測電路，所述單片機檢測市電輸入是通過所述市電檢測電路進行檢測；所述市電檢測電路包括光耦、上拉電阻和濾波電容，所述光耦的發(fā)光器連接市電輸入端，所述光耦的受光器的發(fā)射極通過所述上拉電阻接地，所述濾波電容與所述上拉電阻并聯(lián)，所述受光器的集電極連接所述第二穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端，所述受光器的發(fā)射極連接所述單片機的市電檢測引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述繼電器驅(qū)動模塊包括第一驅(qū)動電路，所述第一驅(qū)動電路包括三極管、第一二極管、第二二極管、偏置電阻、基極電阻及第二限流電阻，所述第一二極管的陽極連接單片機用于發(fā)送所述閉合/斷開信號的引腳，所述第一二極管的陰極通過所述基極電阻連接所述基極，所述偏置電阻一端連接所述三極管的發(fā)射極，另一端連接所述第一二極管的陰極，所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極依次串聯(lián)所述電池工作狀態(tài)繼電器的線圈和第二限流電阻后連接所述第一穩(wěn)壓芯片的輸出端，所述第二二極管的陰極連接所述電池工作狀態(tài)繼電器的線圈和第二限流電阻的公共端，所述第二二極管的陽極連接所述集電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，還包括充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交流輸出繼電器，所述繼電器驅(qū)動模塊還包括分別驅(qū)動充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交流輸出繼電器的第二、第三、第四及第五驅(qū)動電路，所述第二、第三、第四及第五驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)與所述第一驅(qū)動電路相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，還包括連接所述單片機的發(fā)光二極管組件，用于指示所述電池工作狀態(tài)繼電器、充電繼電器、放電繼電器、逆變器繼電器及交流輸出繼電器的工作狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)控制器，其特征在于，還包括連接所述單片機的蜂鳴器，所述單片機在檢測到電池電壓不在預(yù)設(shè)的安全電壓范圍內(nèi)時發(fā)送報警信號控制所述蜂鳴器發(fā)出報警提示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池管理系統(tǒng)控制器，包括電源轉(zhuǎn)換電路、單片機、繼電器驅(qū)動模塊、電池工作狀態(tài)繼電器及待機開關(guān)，電源轉(zhuǎn)換電路用于將電池提供的電能分別轉(zhuǎn)換為適合繼電器驅(qū)動模塊和單片機工作的電壓；繼電器驅(qū)動模塊根據(jù)閉合/斷開信號控制繼電器閉合或斷開；單片機連接繼電器驅(qū)動模塊，用于向繼電器驅(qū)動模塊發(fā)送閉合/斷開信號，單片機獲取電池的電壓，在電池電壓低于待機閾值時自動發(fā)送斷開信號，還用于檢測市電輸入，在檢測到時自動發(fā)送閉合信號；待機開關(guān)連接單片機，用于手動控制單片機發(fā)送閉合/斷開信號。本發(fā)明應(yīng)用于電流超過100A的電池管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)在待機狀態(tài)下的功耗小于0.6W，極大延長了產(chǎn)品的待機時間，保證了電池的使用壽命及性能。
文檔編號H01M10/42GK103000964SQ20121051263
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者郭軍, 黃森, 胡志奇, 丁永華, 李文良 申請人:博科能源系統(tǒng)(深圳)有限公司