本發(fā)明涉及電池充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在基站供電系統(tǒng)中，為了確保通信穩(wěn)定性，基站除了配備常規(guī)的市電電源，還會(huì)配備充電電池作為電源。以前的標(biāo)準(zhǔn)基站中一般配有兩組蓄電池，兩組蓄電池互為備用，當(dāng)其中一組蓄電池?fù)p壞時(shí)，另一組蓄電池可繼續(xù)發(fā)揮作用；近年來，隨著基站建設(shè)要求的進(jìn)一步提高，為標(biāo)準(zhǔn)基站配備多組蓄電池已成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，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(xù)航能力，提高基站的抗電力中斷能力。

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)及方法，通過數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊和通信模塊之間的配合可以對(duì)電池進(jìn)行智能且精準(zhǔn)的充放電管理。

為實(shí)現(xiàn)上述方案，本發(fā)明提供了一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊和通信模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一個(gè)計(jì)量芯片U1、一個(gè)電壓采樣電路和一個(gè)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(lián)在電池的正極，電阻R3與電阻R2串聯(lián)，電容C2與電阻R3并聯(lián)，電容C2與電阻R3并聯(lián)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(lián)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(fù)極連接，另外一端與電容C3連接，電阻R5與電阻R4并聯(lián)，電阻R5的一端與電池負(fù)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(lián)，所述電阻R6的一端與電池負(fù)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(lián)，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(jì)量芯片U1的1腳與電流采集線的P極連接，所述計(jì)量芯片U1的2腳與電流采集線的N極連接，所述計(jì)量芯片U1的5腳與電壓采集線的N極連接，所述計(jì)量芯片U1的6腳與電壓采集線的P極連接，所述計(jì)量芯片U1的7腳接地，所述計(jì)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(guān)芯片U4，所述可編程微控制器U2的1、2、3、4腳分別與計(jì)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(guān)連接，所述電子開關(guān)芯片U4的1腳與電阻R6連接，2腳與電子開關(guān)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(lián)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(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)工作原理為：由電壓采樣電路和電流采樣電路組成的數(shù)據(jù)采集模塊采集電池的電壓、電流數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓及電流值輸送至計(jì)量芯片U1，通過計(jì)量芯片U1計(jì)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(jì)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(shù)據(jù)，同時(shí)控制模塊采集電子開關(guān)芯片U4的溫度，并精確控制電子開關(guān)芯片U4對(duì)電池進(jìn)行充電放電和散熱。可編程微控制器U2將控制數(shù)據(jù)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(shè)備模塊交互，把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備模塊，并受外部模塊控制。通過數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，控制模塊可以高效準(zhǔn)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(shí)控制模塊采集模塊溫度，在電池放電的時(shí)候可以根據(jù)電池的電壓、電流以及充電電量，對(duì)電池進(jìn)行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池的壽命；在電池充電的時(shí)候，根據(jù)充電電流、電壓和充電電量，對(duì)電池充電量進(jìn)行有效準(zhǔn)確的判斷，對(duì)電池充電進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以防止過度充電，保護(hù)電池，提高充電效率。

優(yōu)選的，所述電阻R2為單個(gè)電阻組成或者由多個(gè)電阻串聯(lián)而成?？梢愿鶕?jù)電池的容量實(shí)際確定。

優(yōu)選的，所述電容C1、C2、C3和C4均為精密電阻電容。

優(yōu)選的，所述芯片U1為集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的計(jì)量芯片。

本發(fā)明還提供了一種基于計(jì)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(shù)據(jù)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(jì)量芯片U1，通過計(jì)量芯片U1計(jì)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(jù)數(shù)據(jù)采集模塊計(jì)算所得的數(shù)據(jù)通過電子開關(guān)芯片U4控制電池充電量或者放電量及充放電時(shí)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(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：本基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集模塊精準(zhǔn)采集電池的電壓、電流，并可以精確計(jì)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(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，可以精確的獲取電池的電壓、電流、充電電量、放電電量，同時(shí)控制模塊采集模塊溫度，在電池放電的時(shí)候可以根據(jù)電池的電壓、電流以及充電電量，對(duì)電池進(jìn)行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池的壽命；在電池充電的時(shí)候，根據(jù)充電電流、電壓和充電電量，對(duì)電池充電量進(jìn)行有效準(zhǔn)確的判斷，對(duì)電池充電進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以防止過度充電，保護(hù)電池，提高充電效率，從而實(shí)現(xiàn)電池智能且精準(zhǔn)的充放電管理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中各個(gè)模塊的電路連接示意圖。

圖2是本發(fā)明的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)。

參照?qǐng)D1所示，一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊和通信模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一個(gè)計(jì)量芯片U1、一個(gè)電壓采樣電路和一個(gè)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(lián)在電池的正極，電阻R3與電阻R2串聯(lián)，電容C2與電阻R3并聯(lián)，電容C2與電阻R3并聯(lián)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(lián)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(fù)極連接，另外一端與電容C3連接，電阻R5與電阻R4并聯(lián)，電阻R5的一端與電池負(fù)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(lián)，所述電阻R6的一端與電池負(fù)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(lián)，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(shù)轉(zhuǎn)換器的計(jì)量芯片，所述計(jì)量芯片U1的1腳與電流采集線的P極連接，所述計(jì)量芯片U1的2腳與電流采集線的N極連接，所述集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的計(jì)量芯片U1的5腳與電壓采集線的N極連接，所述計(jì)量芯片U1的6腳與電壓采集線的P極連接，所述計(jì)量芯片U1的7腳接地，所述計(jì)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(guān)芯片U4，所述可編程微控制器U2的1、2、3、4腳分別與計(jì)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(guān)連接，所述電子開關(guān)芯片U4的1腳與電阻R6連接，2腳與電子開關(guān)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(lián)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(gè)電阻組成或者由多個(gè)電阻串聯(lián)而成，可以根據(jù)電池的容量實(shí)際確定。所述電容C1、C2、C3和C4均為精密電阻電容。

本基于計(jì)量芯片的電池充放電管理系統(tǒng)工作原理為：由電壓采樣電路和電流采樣電路組成的數(shù)據(jù)采集模塊采集電池的電壓、電流數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓及電流值輸送至集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的計(jì)量芯片U1，通過計(jì)量芯片U1計(jì)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(jì)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(shù)據(jù)，并精確控制電子開關(guān)芯片U4對(duì)電池進(jìn)行充電放電和散熱?？删幊涛⒖刂破鱑2將控制數(shù)據(jù)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(shè)備模塊交互，把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備模塊，并受外部模塊控制。通過數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，控制模塊可以高效準(zhǔn)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(shí)候可以根據(jù)電池的電壓、電流以及充電電量，對(duì)電池進(jìn)行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池的壽命；在電池充電的時(shí)候，根據(jù)充電電流、電壓和充電電量，對(duì)電池充電量進(jìn)行有效準(zhǔn)確的判斷，對(duì)電池充電進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以防止過度充電，保護(hù)電池，提高充電效率。

實(shí)施例2：一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理方法。

參照?qǐng)D2所示，一種基于計(jì)量芯片的電池充放電管理方法，具體包括如下步驟：

S1、數(shù)據(jù)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(shù)轉(zhuǎn)換器的計(jì)量芯片U1，通過計(jì)量芯片U1計(jì)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(jù)數(shù)據(jù)采集模塊計(jì)算所得的數(shù)據(jù)通過電子開關(guān)芯片U4控制電池充電量或者放電量及充放電時(shí)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(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

本基于計(jì)量芯片的電池充放電管理方法在電池放電的時(shí)候可以根據(jù)電池的電壓、電流以及充電電量，對(duì)電池進(jìn)行有效的放電控制，防止電池過度放電，保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池的壽命；在電池充電的時(shí)候，根據(jù)充電電流、電壓和充電電量，對(duì)電池充電量進(jìn)行有效準(zhǔn)確的判斷，對(duì)電池充電進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可以防止過度充電，保護(hù)電池，提高充電效率，從而實(shí)現(xiàn)電池智能且精準(zhǔn)的充放電管理。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。