可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)分管理模塊，分管理模塊相互并聯(lián)后分別與充電機(jī)、負(fù)載連接，分管理模塊之間通過(guò)串口通信，所述分管理模塊包括主控單元、以及分別與主控單元連接的充放電器反接單元、主通道單元、外部控制單元、通信單元、前級(jí)控制單元、前級(jí)信號(hào)采樣單元、分管理模塊供電單元；所述前級(jí)控制單元還與前級(jí)信號(hào)采用單元連接。本發(fā)明適應(yīng)了現(xiàn)代通訊設(shè)備對(duì)后備電源的要求，具有極低的待機(jī)功耗、系統(tǒng)可自動(dòng)切換電池組使系統(tǒng)穩(wěn)定性極大提高。
【專利說(shuō)明】可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及電池管理系統(tǒng)，更具體的說(shuō)涉及可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的通訊設(shè)備后備電源采用閥控式鉛酸電池，這種電源存在使用壽命短、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，而3G通信時(shí)代大背景下基站部署規(guī)模增加而且更加靈活，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池占地面積大、維護(hù)困難，難以滿足需求。鋰電池相對(duì)鉛酸電池使用壽命是其3倍多，相同容量的鐵鋰電池的體積和重量是鉛酸蓄電池的1/3，而且可以任意連接擺放，對(duì)建筑空間、承重等都沒(méi)有特殊要求，大大降低了場(chǎng)地租用成本。鋰電池代替鉛酸電池作為通訊后備電源已是產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]電池管理系統(tǒng)是鋰電池組應(yīng)用的必配組件。目前的鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)技術(shù)主要集中電動(dòng)汽車領(lǐng)域。主要關(guān)注點(diǎn)包括:單節(jié)電池電壓采樣精度、電池組的溫度采樣及其與電池剩余容量(SOC)的關(guān)系、電池組的充放電特性、電池組SOC的精度、電池組的均衡能力、電池本身的安全性等。
[0004]雖然通訊設(shè)備后備電源所占的空間也是希望越小越好，但相對(duì)與汽車來(lái)說(shuō)其可占用的空間要寬松的多，這就給設(shè)計(jì)具有冗余特性后備電源系統(tǒng)提供可能。對(duì)于電動(dòng)汽車，其充電電流越大充電時(shí)間就會(huì)越短，電動(dòng)汽車用的BMS —般不會(huì)限流充電，這種方式對(duì)電池會(huì)降低電池的使用壽命。由于對(duì)于通信后備電源來(lái)講對(duì)充電時(shí)間沒(méi)有要求，本發(fā)明提出了充電限流技術(shù)。對(duì)于電動(dòng)汽車用BMS，即使當(dāng)系統(tǒng)由于欠壓進(jìn)入休眠狀態(tài)以后，也具有強(qiáng)制電池組放電功能。對(duì)于通信用后備電源當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)以后，不需要強(qiáng)制放點(diǎn)功能?；谶@一特點(diǎn)，本發(fā)明提出一種休眠狀態(tài)極低功耗解決方案。有關(guān)文獻(xiàn)中提到系統(tǒng)最終功耗達(dá)到145uA，本專利系統(tǒng)最終達(dá)到4.5uA。本身功耗越低，通訊后備電源的使用效率就越高且系統(tǒng)的發(fā)熱也越少，系統(tǒng)安全性、可靠性就會(huì)提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】文獻(xiàn)和以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，在大量現(xiàn)有文獻(xiàn)研究和長(zhǎng)期在相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)通信設(shè)備的特點(diǎn)，本發(fā)明提出“低功耗可擴(kuò)展通信后備電源管理系統(tǒng)”，使鋰電池組更好的應(yīng)用于通訊行業(yè)?？朔爽F(xiàn)有鋰電池管理系統(tǒng)、無(wú)冗余、待機(jī)功耗較高等缺點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)充電限流、過(guò)流報(bào)警、短路保護(hù)等功能；同時(shí)具有了冗余、可擴(kuò)展特性從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種低功耗可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)分管理模塊，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冗余特性，分管理模塊相互并聯(lián)后分別與充電機(jī)、負(fù)載連接，分管理模塊進(jìn)行通信。所述分管理模塊外部接口設(shè)有四個(gè)撥碼開關(guān)；所述分管理模塊設(shè)有多用途按鈕；所述分管理模塊設(shè)有運(yùn)行、報(bào)警、電池容量指示燈。所述分管理模塊包括主控單元、以及分別與主控單元連接的充放電器反接單元、主通道單元、外部控制單元、通信單元、前級(jí)控制單元、前級(jí)信號(hào)采樣單元、分管理模塊供電單元；所述前級(jí)控制單元還與前級(jí)信號(hào)采用單元連接。所述主通道單元包括放電控制回路、充電限流控制、過(guò)流短路信號(hào)鎖定、過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)、過(guò)流短路信號(hào)反饋；放電時(shí)從電池組正端流出經(jīng)過(guò)負(fù)載，從負(fù)載流出到充電隔離開關(guān)，進(jìn)入放電開關(guān)、放電取樣電阻最后回到電池組負(fù)端形成放電回路；充電時(shí)電流從充電機(jī)PARK+流出進(jìn)入電池組，從電池組負(fù)端流出，從電感LI流出經(jīng)放電隔離二極管進(jìn)入充電開關(guān)后入充電取樣電阻，最后回到充電機(jī)PARK-端形成充電回路，充放電通道相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)充電限流功能。所述放電控制回路控制放電開關(guān)的通斷，過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)并聯(lián)到放電開關(guān)上，過(guò)流短路信號(hào)鎖定、過(guò)流短路信號(hào)反饋連接到過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)。所述分管理模塊供電單元在系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)自動(dòng)停止電源工作，在系統(tǒng)接入充電機(jī)后會(huì)主動(dòng)喚醒，轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。所述前級(jí)采樣單元與主控單元設(shè)有隔離電路。
[0007]一種可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)方法，包括以下步驟:步驟一、系統(tǒng)外設(shè)初始化并系統(tǒng)自檢；步驟二、進(jìn)入程序主循環(huán)；步驟三、電池組信息采集；步驟四、電池容量SOC計(jì)算；步驟五、系統(tǒng)狀態(tài)報(bào)警。所述的主循環(huán)，是一種類型于多任務(wù)軟件管理機(jī)制，就是采用為系統(tǒng)中每項(xiàng)任務(wù)處理分配一定時(shí)間。所述電池容量SOC計(jì)算通過(guò)電流積分法計(jì)算，包括以下步驟，步驟一、電流采樣；步驟二、電流采樣時(shí)間獲取；步驟三、積分計(jì)算；步驟四、獲取電壓、溫度、充電值；步驟五、確定修正參數(shù)；步驟六、獲取當(dāng)前電量。以上步驟隨主循環(huán)一起循環(huán)。
[0008]本發(fā)明具備的有益效果是:本發(fā)明適應(yīng)了現(xiàn)代通訊設(shè)備對(duì)后備電源的要求，具有極低的待機(jī)功耗、系統(tǒng)可自動(dòng)切換電池組使系統(tǒng)穩(wěn)定性極大提高。通過(guò)整個(gè)電池組的冗余設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；采用特殊設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)待機(jī)極低功耗功能；根據(jù)流過(guò)放電回路電流等級(jí)的不同分別采用軟硬件方式實(shí)現(xiàn)過(guò)流報(bào)警和短路保護(hù)功能；采用通用芯片實(shí)現(xiàn)充電限流技術(shù)，更好適應(yīng)通信后備電源的技術(shù)要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的整體方案原理圖；
[0010]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的模塊內(nèi)部工作原理圖；
[0011]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的主通道工作原理圖；
[0012]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例的放電回路原理圖；
[0013]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例的模塊內(nèi)部工作原理圖；
[0014]圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例的模塊自身供電原理圖；
[0015]圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例的前級(jí)采樣電路；
[0016]圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例的前級(jí)復(fù)位及供電控制電路；
[0017]圖9為本發(fā)明具體實(shí)施例的前級(jí)采樣與主控隔離電路；
[0018]圖10為本發(fā)明具體實(shí)施例的系統(tǒng)軟件框圖；
[0019]圖11為本發(fā)明具體實(shí)施例的系統(tǒng)工作流程圖；
[0020]圖12為本發(fā)明具體實(shí)施例的系統(tǒng)SOC執(zhí)行流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的控制系統(tǒng)，相互間的連接關(guān)系，及實(shí)施方法，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0022]方案原理圖如圖1所示:采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間采用RS485通信，每個(gè)模塊進(jìn)行并聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)最大程度保證電池組輸出電壓的穩(wěn)定，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)，提高系統(tǒng)的冗余。通過(guò)RS485可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出。每個(gè)模塊外部接口設(shè)計(jì)四個(gè)撥碼開關(guān)，用于設(shè)置模塊的硬件地址，一共可設(shè)為16個(gè)；每個(gè)模塊設(shè)置一個(gè)多用途按鈕用于完成模塊開機(jī)/激活、關(guān)機(jī)/休眠、復(fù)位功能；每個(gè)模塊設(shè)置運(yùn)行(RUN)、報(bào)警(ALM)、電池容量(SOC)指示燈；其中RUN、ALM各設(shè)置I個(gè)指示燈，SOC設(shè)置4個(gè)指示燈。每個(gè)模塊內(nèi)部的工作原理圖。如圖2所示:由7個(gè)部分組成，主通道部分完成模塊的充、放電控制，也包含恒流充電、過(guò)流短路保護(hù)等功能；通訊部分完成模塊之間的通訊，可以形成鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)；前級(jí)采樣部分主要完成對(duì)本電池組基礎(chǔ)信息的采樣，包括實(shí)時(shí)電池電壓、溫度等信息采樣；前級(jí)控制模塊主要完成主控部分對(duì)前級(jí)采樣單元的控制，包括復(fù)位、電平轉(zhuǎn)換、各個(gè)模塊采樣信息歸一化等；外部控制主要完成模塊的人機(jī)交互功能；系統(tǒng)電源管理為模塊提供穩(wěn)定電源和實(shí)現(xiàn)各種低功耗功能；防反接主要用于防止充電機(jī)與電池組反接。
[0023]主控芯片采用STM32F101單片機(jī)作為主控芯片，此芯片具有外部接口豐富、芯片休眠功耗、價(jià)格便宜等有點(diǎn)。為了能夠?qū)δK歷史數(shù)據(jù)記錄單片機(jī)外部采用AT24C02A擴(kuò)展一片EEPR0M。設(shè)置一組4位撥碼開關(guān)用于模塊的地址設(shè)置，
[0024]主通道主要完成充、放電控制。通道的原理圖如圖3所示:主要包括由放電控制回路、充電限流控制、過(guò)流短路信號(hào)鎖定、過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)、過(guò)流短路信號(hào)反饋等。圖中虛線箭頭表示放電流向；電流從電池組正端流出經(jīng)過(guò)負(fù)載，從負(fù)載流出到充電隔離開關(guān)，進(jìn)入放電開關(guān)、放電取樣電阻最后回到電池組負(fù)端。在此回路中放電控制回路由單片機(jī)控制其通斷；在回路發(fā)生過(guò)流或短路時(shí)，過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)部分必須通過(guò)硬件將回路切斷；同時(shí)過(guò)流短路信號(hào)鎖定硬件電路將過(guò)流短路信號(hào)鎖定；過(guò)流短路信號(hào)反饋電路將過(guò)流短路信號(hào)反饋給單片機(jī)；放電取樣電阻就是用來(lái)獲取過(guò)流短路信號(hào)；圖中實(shí)線箭頭表示充電流向；電流從充電機(jī)
[0025]PARK+流出進(jìn)入電池組，從電池組負(fù)端流出，由于存在充電隔離開關(guān)，電流只能流向LI，從LI流出經(jīng)放電隔離二極管進(jìn)入充電開關(guān)，充電開關(guān)在充電限流控制電路發(fā)出PWM信號(hào)的作用下限制充電電流；充電電流從充電開關(guān)出來(lái)進(jìn)入充電取樣電阻，最后流入充電機(jī)。
[0026]放電回路設(shè)計(jì)，放電時(shí)電流會(huì)從網(wǎng)絡(luò)VP-場(chǎng)管Q6、Q7流向Q8、Q9，最后到BAT-。每個(gè)場(chǎng)管內(nèi)阻5πιΩ，場(chǎng)管的發(fā)熱量如式(I)所示，場(chǎng)管的溫升不僅與發(fā)熱有關(guān)還和其散熱能力有關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)增加回路中并聯(lián)的場(chǎng)管數(shù)量或增大場(chǎng)管散熱片面積的方式提高回路的通電流能力。放電開關(guān)與充電隔離開關(guān)要相一致，因?yàn)榛芈冯娏饕粯?。由單片機(jī)發(fā)出Mcu_Discharge_Ctrl高電平使的場(chǎng)管Q15導(dǎo)通，從而使Q16導(dǎo)通,Discharge_Mosfet_Ctrl變?yōu)楦唠娖?，Q8、Q9導(dǎo)通放電允許。電阻RFl為檢流電阻，網(wǎng)絡(luò)SRN、SRP為前級(jí)采樣模塊使用。電阻R126、RllO和場(chǎng)管Q19構(gòu)成放電過(guò)流短路關(guān)斷回路。當(dāng)回路放電電流允許范圍內(nèi)，由R126、R110構(gòu)成的分壓電路不足以打開場(chǎng)管Q19，當(dāng)發(fā)生短路過(guò)流時(shí)候R126、R110兩端電壓迅速上升，其分壓值得到Q19的導(dǎo)通門檻值使Q19導(dǎo)通，Q19導(dǎo)通將Discharge_Ctrl網(wǎng)絡(luò)拉低，從而關(guān)斷放電開關(guān)回路并將Q19狀態(tài)鎖定。由Q24、Q25構(gòu)成的回路可以將Discharge_Ctrl網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋給單片機(jī)。由Q21、Q22、Q45構(gòu)成的回路可以使網(wǎng)絡(luò)DSG同樣可以將Discharge_Ctrl網(wǎng)絡(luò)拉低并鎖定。這樣就實(shí)現(xiàn)了過(guò)流短路回路的雙重鎖定。DSG由前級(jí)采樣主芯片0Z8920提供。網(wǎng)絡(luò)SRN、SRP為0Z8920電流采樣端。
[0027]Q = I2R (I)
[0028]充電回路設(shè)計(jì):由于充電需要限流而放電不限流，必然要求充、放電需要不同通道。充電回路如圖5所示。充電限流采用TL494芯片完成，TL494是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅(qū)動(dòng)型脈寬調(diào)制控制集成電路。主要用于各種開關(guān)電源系統(tǒng)中。電阻R81、R82構(gòu)成限流設(shè)定值，Vref為TL494自身產(chǎn)生的一個(gè)參考電壓+5V。H_Samp網(wǎng)絡(luò)為充電電流采樣；TL494的9、10腳為脈寬調(diào)制輸出，經(jīng)一對(duì)場(chǎng)管推挽輸出控制充電通道Ql和Q2。由H_Samp的電壓與R81、R82所設(shè)置的電壓值進(jìn)行比較結(jié)果來(lái)決定9、10腳輸出脈寬的占空比。實(shí)現(xiàn)限流充電。
[0029]低功耗設(shè)計(jì):每個(gè)模塊要求休眠功耗在μ級(jí)，模塊自身功耗已經(jīng)超過(guò)這個(gè)等級(jí)，為了滿足系統(tǒng)休眠功耗要求必須在系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)每個(gè)模塊主動(dòng)停止自身電源工作，這樣系統(tǒng)休眠時(shí)只有漏電流，可以滿足系統(tǒng)休眠功耗要求。如圖6所示:JP18連接電池組BAT+,由場(chǎng)管Q34控制電池組供電是否關(guān)斷；Q34導(dǎo)通條件是其柵極為低電平，Q34柵極低電平的條件是Q33導(dǎo)通，Q33導(dǎo)通只要D14、D15、D29其一輸出為高電平就可以。JP17接上充電機(jī)時(shí)，Q32光耦導(dǎo)通，D14輸出為高；同理，RST_KEY按下復(fù)位，D29輸出為高電平；在D14、D29未輸出高電平的條件下，單片機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)2U_MCU_P0WER_C0N可以主動(dòng)關(guān)斷Q33從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。系統(tǒng)接上充電器或長(zhǎng)時(shí)間按下復(fù)位開關(guān)將系統(tǒng)喚醒后，單片機(jī)工作輸出2U_MCU_P0WER_C0N為高電平就可以鎖定系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。外部復(fù)位開關(guān)狀態(tài)通過(guò)OUTSIDE_RST_CTRL反饋給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)此信號(hào)的長(zhǎng)度來(lái)決定是否鎖定系統(tǒng)工作電源。
[0030]前級(jí)采樣電路設(shè)計(jì):前級(jí)采樣電路主要完成模塊內(nèi)電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡等功能。采用的主控芯片為0Z8920，一個(gè)模塊可以管理8節(jié)電池。如圖7所示:BAT8為模塊內(nèi)最高節(jié)電池的正端，通過(guò)電阻RF8被0Z8920采樣；電阻R8/4、R8/3為均衡電阻，0Z8920發(fā)均衡控制信號(hào)CB8通過(guò)場(chǎng)管Q8進(jìn)行放電均衡；由于系統(tǒng)要求極低的功耗，對(duì)0Z8920本身供電也需要進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí)必須切斷0Z8920的供電。圖7中網(wǎng)絡(luò)P0WER_SW由主控芯片STM32F101通過(guò)光耦控制，主控部分的電平與采樣前級(jí)的電平不一致；如圖8所示；0Z8920通電復(fù)位后采樣的數(shù)據(jù)才有效，當(dāng)多個(gè)模塊并聯(lián)使用是就需要進(jìn)行統(tǒng)一復(fù)位，有主控STM32F101通過(guò)網(wǎng)絡(luò)MCU_RSTN來(lái)同一復(fù)位，如圖8所示；前級(jí)采樣的數(shù)據(jù)通過(guò)I2C通訊發(fā)送給STM32F101，由于前級(jí)電平與主控電平不一致，所以也需要進(jìn)行隔離傳輸，采用ADUM1250芯片進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)，如圖9所示；
[0031]系統(tǒng)實(shí)測(cè):由于本系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目很多，本發(fā)明只給出休眠功耗測(cè)試和放電過(guò)流報(bào)警測(cè)試結(jié)果。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，單片機(jī)將外部所有電源切斷，系統(tǒng)只有漏電流，系統(tǒng)的功耗只有4.29 μ，滿足設(shè)計(jì)要求。將BMS放電過(guò)流保護(hù)值設(shè)為55Α，對(duì)電池進(jìn)行56.686Α放電，BMS放電過(guò)流告警，也滿足設(shè)計(jì)要求。
[0032]系統(tǒng)軟件:本系統(tǒng)軟件包括兩部分:一部分為運(yùn)行在PC機(jī)上的監(jiān)控軟件，另一部分為運(yùn)行于單片機(jī)里的嵌入式軟件。監(jiān)控軟件完成人機(jī)接口功能，主要用于系統(tǒng)參數(shù)如系統(tǒng)模塊數(shù)、模塊保護(hù)門檻等設(shè)置和實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。嵌入式軟件配合硬件完成系統(tǒng)的主要功能。軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示:主要包括兩個(gè)部分，其一為單片機(jī)外設(shè)驅(qū)動(dòng)，其二為系統(tǒng)應(yīng)用程序。軟件運(yùn)行流程圖如圖11所示:其中電池容量SOC主要采用電流積分法為基礎(chǔ)，參考電壓、溫度以及充電次數(shù)參數(shù)進(jìn)行修正的辦法設(shè)計(jì)。如圖12所示。
[0033]專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，軟件程序部分屬于現(xiàn)有公知技術(shù)，同時(shí)結(jié)合本發(fā)明中所公開的實(shí)施例描述的執(zhí)行步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0034]本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)改變和變形，這些相應(yīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)的范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)分管理模塊，分管理模塊相互并聯(lián)后分別與充電機(jī)、負(fù)載連接，分管理模塊之間通過(guò)串口通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述分管理模塊外部接口設(shè)有撥碼開關(guān)、多用途按鈕和指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述分管理模塊包括主控單元、以及分別與主控單元連接的充放電器反接單元、主通道單元、外部控制單元、通信單元、前級(jí)控制單元、前級(jí)信號(hào)采樣單元、分管理模塊供電單元；所述前級(jí)控制單元還與前級(jí)信號(hào)采用單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述主通道單元包括放電控制回路、充電限流控制、過(guò)流短路信號(hào)鎖定、過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)、過(guò)流短路信號(hào)反饋；放電時(shí)從電池組正端流出經(jīng)過(guò)負(fù)載，從負(fù)載流出到充電隔離開關(guān)，進(jìn)入放電開關(guān)、放電取樣電阻最后回到電池組負(fù)端形成放電回路；充電時(shí)電流從充電機(jī)PARK+流出進(jìn)入電池組，從電池組負(fù)端流出，從電感LI流出經(jīng)放電隔離二極管進(jìn)入充電開關(guān)后入充電取樣電阻，最后回到充電機(jī)PARK-端形成充電回路，充放電通道相互獨(dú)立。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述放電回路控制放電開關(guān)的通斷，過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)并聯(lián)到放電開關(guān)上，過(guò)流短路信號(hào)鎖定、過(guò)流短路信號(hào)反饋連接到過(guò)流短路信號(hào)檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述分管理模塊供電單元在系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)自動(dòng)停止電源工作，在系統(tǒng)接入充電機(jī)后會(huì)主動(dòng)喚醒，轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:所述前級(jí)采樣單元與主控單元設(shè)有隔離電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理系統(tǒng)方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:步驟一、系統(tǒng)外設(shè)初始化并系統(tǒng)自檢；步驟二、進(jìn)入控制系統(tǒng)；步驟三、電池組信息采集；步驟四、電池容量SOC計(jì)算；步驟五、系統(tǒng)狀態(tài)報(bào)警。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理方法，其特征在于:所述控制系統(tǒng)，采用多任務(wù)管理機(jī)制。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可擴(kuò)展通信后備電源鋰電池管理方法，其特征在于:所述電池容量SOC計(jì)算通過(guò)電流積分法計(jì)算，包括以下步驟，步驟一、電流采樣；步驟二、電流采樣時(shí)間獲取；步驟三、積分計(jì)算；步驟四、獲取電壓、溫度、充電值；步驟五、確定修正參數(shù)；步驟六、獲取當(dāng)前電量。以上步驟隨主循環(huán)一起循環(huán)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104167800SQ201410442838
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】闞宏林, 肖亞平 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)