一种锂电池组健康状态采集系统

1.本实用新型属于电池管理的技术领域，尤其涉及一种锂电池组健康状态采集系统。


背景技术：

2.锂电池凭借其高能量密度、低自放电、无环境污染和长使用寿命等优势，是目前储能系统的主流技术解决方案，在现代生活中发挥着越来越重要的作用。随着使用时间的增长，锂离子电池的性能会逐渐恶化，可能导致充放电性能降低甚至引起灾难性事故，因此需要给锂电池的健康状态进行诊断，并对其可能存在的故障情况做出预测和报警。锂电池健康状态数据的采集是支撑锂电池健康管理的关键，如果对锂电池性能状态采集不准确，则会影响锂电池健康状态及时准确诊断。目前锂电池性能监测常规方法所存在的状态采集精度不高，易受到外界因素干扰等缺陷。


技术实现要素：

3.为解决背景技术中的锂电池健康状态采集精度不高，易受到外界因素干扰问题而提供框架支撑，为此，本发明提出了一种锂电池组健康状态采集系统，具体方案如下：
4.一种锂电池组健康状态采集系统，包括主控模块、与主控模块对应输入端连接的电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块、电源模块、与主控模块输出端连接的无线传输模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块还分别用于检测被测锂电池组和电源模块。
5.具体地说，所述主控模块包括单片机，所述单片机的型号为gd32f103c8t6。
6.具体地说，所述电压检测模块包括电压测量芯片，电压测量芯片选用ad7280，所述电压测量芯片的sclk端口、sdi端口、sdo端口、aletr端口、cs端口、pd端口分别与主控模块的单片机对应端口连接。
7.具体地说，所述电流检测模块包括连接的霍尔电流传感器和运算放大器，所述四个霍尔传感器的信号端分别与lms324对应端口连接，lms324的四个输出端分别与主控模块的对应输入端连接。
8.具体地说，所述温度检测模块包括热敏传感器和电压测量芯片，热敏传感器采用ntc，所述电压测量芯片为ad7280，电压测量芯片对应端口与热敏传感器信号端连接，并将采集后温度数据送至主控模块。
9.具体地说，所述烟雾检测模块包括连接的烟雾传感器和模数转换器，所述烟雾传感器的使用型号为mq-2,模数转换器的型号为adc0832,烟雾传感器的信号经过模数转换器后输送到主控模块的单片机内。
10.具体地说，无线传输模块包括5g无线通信模块，无线传输模块采sim8200ea-m2。
11.具体地说，所述电源模块包括连接的降压芯片和稳压芯片，所述降压芯片选用lm2596s，所述稳压芯片选用ams1117。
12.本实用新型的有益效果在于：
13.(1)本实用新型的锂电池的健康状态采集装置可以实现电压、电流高精度数据采集。
14.(2)本实用锂电池的健康状态采集装置考虑电池外壳内环境烟雾采集，可以及时预防和处理锂电池安全事故等。
15.(3)本实用新型提供的锂电池的健康状态采集装置采用5g无线传输模块，可实现采集数据的远距离无线传输。
附图说明
16.图1为锂电池健康状态采集装置的结构框图；
17.图2为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的电压采集模块示意图。
18.图3为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的电流采集模块示意图。
19.图4为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的温度采集模块示意图。
20.图5为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的烟雾采集模块示意图。
21.图6为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的无线传输模块示意图。
22.图7为本实用新型锂电池的健康状态参数采集装置的电源采集模块示意图。
23.图8为ad7280实现电压和温度的检测电路。
24.图9为电流检测模块电路。
25.图中：
26.1、主控模块；2、电压检测模块；3、电流检测模块；4、温度检测模块；5、烟雾检测模块；6、无线传输模块；7、电源模块；8、被测锂电池组。
具体实施方式
27.如图1所示，一种锂电池组健康状态采集系统，包括主控模块、与主控模块对应输入端连接的电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块、电源模块、与主控模块输出端连接的无线传输模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块还分别用于检测被测锂电池组和电源模块。所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块分别对应采集锂电池的电压、电流、温度参数，以及电池组机壳内的温度、烟雾数据，将采集的数据信号输入到主控模块进行处理，然后经过无线传输模块传输至远端电池健康管理系统，为锂电池的健康管理提供数据支撑。
28.如图2所示，所述主控模块包括单片机，所述单片机的型号为gd32f103c8t6。
29.所述电压测量实现多路复用电池电压和辅助adc测量通道，并将测量的数据传输给主控模块。所述电压检测模块包括电压测量芯片，电压测量芯片选用ad7280，该器件具有多路复用电池电压和辅助adc测量通道，可用于多个锂电池的管理。所述电压测量芯片的sclk端口、sdi端口、sdo端口、aletr端口、cs端口、pd端口分别与主控模块的单片机对应端口连接。具体的设计电路如图8所示。
30.如图3所示，所述电流检测模块包括连接的霍尔电流传感器和运算放大器，其中，所述霍尔电流传感器用于采集锂电池充电或放电时的电流，所述运算放大器是确保输出端信号不受电源电压转换的影响，从而提高电流的检测精度。具体的，霍尔电流传感器选用
acs712，实现锂电池充电或放电时的电流采集。运算放大器选用lms324，该器件可实现四个通道的差分放大。所述四个霍尔传感器的信号端分别与lms324对应端口连接，lms324的四个输出端分别与主控模块的对应输入端连接。具体的如图9所示，四个霍尔电流传感器acs712分别经过外围电路后输出到输入到lms324对应的in-输入端，对应的正输入端分别与对应电路链接，构成放大倍数为的射随电路，这样可以有效的减小输出阻抗，增大输出电流，增加带负载的能力，从而提高电流的检测精度。
31.如图4所示，温度检测模块包括连接的热敏传感器和电压测量芯片，其中，所述热敏传感器用于采集锂电池工作时的环境温度，所述电压测量芯片和电压检测模块共用同一块芯片，利用ad7280辅助端口实现工作温度的测量，电压测量芯片对应端口与热敏传感器信号端连接，并将采集后温度数据送至主控模块。该方案中，热敏传感器采用ntc，热敏传感器用于采集锂电池工作时的环境温度。具体的如图8所示，充分利用ad7280的资源，将温度检测和电压检测融合。
32.如图5所示，所述烟雾检测模块包括连接的烟雾传感器和模数转换器，其中，所述烟雾传感器用于采集锂电池组外壳内环境的烟雾，所述模数转换器是将采集的烟雾数据转换成数字信息，并传输至主控模块。具体的说，所述烟雾传感器的使用型号为mq-2,模数转换器的型号为adc0832,烟雾传感器的信号经过模数转换器后输送到主控模块的单片机内。
33.如图6所示，无线传输模块包括5g无线通信模块，所述5g无线通信模块采集实现采集信息的远距离无线传输，将经过主控模块处理的信息传输至远端，为锂电池健康管理系统提供数据支撑。具体的，无线传输模块采sim8200ea-m2，该器件具有多频段5g模块解决方案，支持r155gnsa/sa高达4.0gbps的数据传输，具有强大的扩展能力和丰富的接口，包括pcie、usb3.1、gpio等。
34.如图7所示，所述电源模块包括连接的降压芯片和稳压芯片，所述降压芯片实现电压的降低，所述稳压芯片实现电压稳定变换，电源模块为各个模块提供+12v、+5v、+3.3v电源电压，确保各个模块的正常工作。所述降压芯片选用lm2596s，实现+12v的降压处理，将电压降到+5v。稳压芯片选用ams1117，实现电压的变换，将+5v电压稳压至3.3v输出。
35.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，包括主控模块、与主控模块对应输入端连接的电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块、电源模块、与主控模块输出端连接的无线传输模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块还分别用于检测被测锂电池组和电源模块。2.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述主控模块包括单片机，所述单片机的型号为gd32f103c8t6。3.根据权利要求2所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述电压检测模块包括电压测量芯片，电压测量芯片选用ad7280，所述电压测量芯片的sclk端口、sdi端口、sdo端口、aletr端口、cs端口、pd端口分别与主控模块的单片机对应端口连接。4.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述电流检测模块包括连接的霍尔电流传感器和运算放大器，四个所述霍尔电流传感器的信号端分别与lms324对应端口连接，lms324的四个输出端分别与主控模块的对应输入端连接。5.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述温度检测模块包括热敏传感器和电压测量芯片，热敏传感器采用ntc，所述电压测量芯片为ad7280，电压测量芯片对应端口与热敏传感器信号端连接，并将采集后温度数据送至主控模块。6.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述烟雾检测模块包括连接的烟雾传感器和模数转换器，所述烟雾传感器的使用型号为mq-2,模数转换器的型号为adc0832,烟雾传感器的信号经过模数转换器后输送到主控模块的单片机内。7.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，无线传输模块包括5g无线通信模块，无线传输模块采sim8200ea-m2。8.根据权利要求1所述的一种锂电池组健康状态采集系统，其特征在于，所述电源模块包括连接的降压芯片和稳压芯片，所述降压芯片选用lm2596s，所述稳压芯片选用ams1117。

技术总结
一种锂电池组健康状态采集系统，包括主控模块、与主控模块对应输入端连接的电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块、电源模块、与主控模块输出端连接的无线传输模块，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块还分别用于检测被测锂电池组和电源模块。所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、烟雾检测模块分别对应采集锂电池的电压、电流、温度参数，以及电池组机壳内的温度、烟雾数据，将采集的数据信号输入到主控模块进行处理，然后经过无线传输模块传输至远端电池健康管理系统，为锂电池的健康管理提供数据支撑。管理提供数据支撑。管理提供数据支撑。


技术研发人员：孟宪猛 王月琴 金晨
受保护的技术使用者：安徽新华学院
技术研发日：2022.10.09
技术公布日：2023/10/20