本發(fā)明涉及電池管理領(lǐng)域，具體為一種電池管理器及風(fēng)電變槳系統(tǒng)備用電源。

背景技術(shù)：

風(fēng)電變槳系統(tǒng)由三個獨立的單片槳葉變槳模塊組成，每個變槳模塊都有其對應(yīng)備用電源。當(dāng)外部市電停止時，變槳系統(tǒng)啟用備用電源進行緊急變槳，收回槳葉。變槳系統(tǒng)備用電源用于應(yīng)對突發(fā)情況，保護槳葉免受大風(fēng)損毀，是風(fēng)機上必不可少的部分。變槳系統(tǒng)備用電源由鉛酸蓄電池包、電池管理器和主動放電模塊組成。電池管理器是備用電源核心，對內(nèi)它負(fù)責(zé)監(jiān)控電池電壓，并為電池自動充電；對外它還向風(fēng)機總控制器報告電池包故障?，F(xiàn)有變槳系統(tǒng)備用電源電池管理器由充電模塊和電壓檢測模塊組成，其監(jiān)控參數(shù)單一（僅能監(jiān)控電池電壓），無法體現(xiàn)電池真實狀態(tài)，故障電池?zé)o法定位，維修難度大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種電池管理器及風(fēng)電變槳系統(tǒng)備用電源。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種電池管理器，包括電源模塊和處理器；所述處理器與隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊連接；所述隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊均與待檢測電池連接；所述電源模塊為所述處理器、隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊提供工作電源；所述內(nèi)阻檢測模塊檢測出待檢測電池的實際內(nèi)阻值，若該實際內(nèi)阻值高于處理器中設(shè)定的內(nèi)阻基準(zhǔn)值，則判斷該待檢測電池為故障電池。

所述處理器與通訊模塊連接。

本發(fā)明的內(nèi)阻檢測模塊包括分壓模塊；所述分壓模塊輸入端輸入電壓信號；所述分壓模塊輸出端與第一運算放大器正輸入端連接；所述第一運算放大器負(fù)輸入端與反饋模塊連接；所述反饋模塊與采樣模塊連接；所述第一運算放大器輸出端與開關(guān)管控制端連接；所述開關(guān)管輸入端接待檢測電池正極；所述開關(guān)管輸出端通過所述采樣模塊接所述待檢測電池負(fù)極；所述待檢測電池的正極和負(fù)極均與電容耦合模塊連接；所述電容耦合模塊與差分放大模塊連接；所述電容耦合模塊與所述差分放大模塊之間接有靜態(tài)電平設(shè)置模塊。

所述反饋模塊包括第一反饋電阻和第二反饋電阻；所述第一反饋電阻一端接電源，另一端接所述第一運算放大器負(fù)輸入端、第二反饋電阻。

所述采樣模塊包括采樣電阻；所述采樣電阻一端接入所述第二反饋電阻和開關(guān)管輸出端之間，另一端接所述待檢測電池負(fù)極。

所述第一運算放大器輸出端與所述開關(guān)管控制端之間接有第一保護電阻；第一保護電容一端接入所述第一運算放大器輸出端與所述第一保護電阻輸入端之間；所述第一保護電容另一端接入所述第一反饋電阻與所述第一運算放大器負(fù)輸入端之間；第二保護電容一端接入所述第一保護電阻輸出端與所述開關(guān)管控制端之間，所述第二保護電容另一端接所述開關(guān)管輸出端。防止電路產(chǎn)生自激振蕩，使得電路更加可靠和穩(wěn)定。

所述開關(guān)管控制端與輸出端之間接有限壓模塊，防止開關(guān)管控制端和輸出端電壓過高而損壞開關(guān)管。

所述限壓模塊與放電電阻并聯(lián)，消耗開關(guān)管寄生電容的電量，提高開關(guān)速度。

所述電容耦合模塊包括第一耦合電容和第二耦合電容；所述第一耦合電容輸入端與所述待檢測電池正極連接；所述第二耦合電容輸入端與所述待檢測電池負(fù)極連接。

所述差分放大模塊包括第二運算放大器；所述第二運算放大器正輸入端通過第一差分電阻接所述第一耦合電容輸出端；所述第二運算放大器負(fù)輸入端通過第二差分電阻接所述第二耦合電容輸出端；所述第二運算放大器輸出端通過第三差分電阻接所述第二運算放大器負(fù)輸入端；第四差分電阻一端接入所述第一差分電阻與所述第二運算放大器正輸入端之間，另一端接入第五差分電阻與第六差分電阻之間；所述第五差分電阻一端接地；所述第六差分電阻一端接電源。

所述第二運算放大器輸出端與濾波模塊連接。

所述靜態(tài)電平設(shè)置模塊包括第一上拉電阻和第二上拉電阻；所述第一上拉電阻和第二上拉電阻輸入端均與電源連接；所述第一上拉電阻輸出端接入所述第一耦合電容和第一差分電阻之間；所述第二上拉電阻輸出端接入所述第二耦合電容和第二差分電阻之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明的電源電池管理器功能全面，可以監(jiān)測備用電池的各種參數(shù)，很好地體現(xiàn)電池的真實狀態(tài)，方便故障電池定位，從而方便故障電池維修。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電池管理器結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為變槳系統(tǒng)備用電源結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明內(nèi)阻檢測電路拉載部分原理圖；

圖4為本發(fā)明內(nèi)阻檢測電路電壓采樣部分原理圖。

具體實施方式

如圖1，本發(fā)明的電池管理器包括電源模塊和處理器；所述處理器與隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊連接；所述隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊均與待檢測電池連接；所述電源模塊為所述處理器、隔離充電模塊、電壓檢測模塊、內(nèi)阻檢測模塊、溫度檢測模塊提供工作電源。

為了方便風(fēng)電變槳系統(tǒng)備用電源與風(fēng)機其余部分通信，處理器還與CAN通訊模塊連接。

如圖2，本發(fā)明的風(fēng)電變槳系統(tǒng)備用電源采用上述電池管理器。

如圖3和圖4所示，本發(fā)明的內(nèi)阻檢測電路包括拉載部分和電壓采樣部分。

如圖3，拉載部分包括電阻R31和電阻R32組成的分壓模塊；電阻R31輸入端輸入電壓信號VISET；電阻R31輸出端接第一運算放大器（以下簡稱第一運放）U4B正輸入端，第一運放輸出端通過第一保護電阻R14接MOS管Q1柵極，第一保護電容C15一端接入第一運放輸出端與第一保護電阻R14輸入端之間；第一保護電容R14另一端接入第一反饋電阻R23與第一運放負(fù)輸入端之間；第二保護電容C13一端接入第一保護電阻輸出端與MOS管Q1柵極之間，第二保護電容C13另一端接MOS管Q1源極；第一反饋電阻R23一端接電源VDDA，另一端接第一運放負(fù)輸入端、第二反饋電阻R24；第二反饋電阻R24接Q1源極，Q1漏極接待檢測電池正極；三個采樣電阻R1、R2、R3一端接入第二反饋電阻R24、Q1源極之間，R1、R2、R3另一端接待檢測電池負(fù)極。

MOS管Q1柵極與輸出端之間接有限壓模塊，本發(fā)明中，限壓模塊采用瞬態(tài)抑制二極管TVS2，防止MOS管Q1柵極和源極之間電壓過高而損壞開關(guān)管。

瞬態(tài)抑制二極管TVS2與放電電阻R15并聯(lián)。

為了保護MOS管Q1，在其源極接熔斷絲F2。

如圖4所示，本發(fā)明電壓采樣部分包括電容耦合模塊和差分放大模塊，電容耦合模塊包括第一耦合電容C8和第二耦合電容C7；所述第一耦合電容輸入端與所述待檢測電池正極BAT+連接；所述第二耦合電容輸入端與所述待檢測電池負(fù)極BAT-連接。

本發(fā)明中，差分放大模塊包括第二運算放大器U4A；所述第二運算放大器正輸入端通過第一差分電阻R10接所述第一耦合電容輸出端；所述第二運算放大器負(fù)輸入端通過第二差分電阻R21接所述第二耦合電容輸出端；所述第二運算放大器輸出端通過第三差分電阻R13接所述第二運算放大器負(fù)輸入端；第四差分電阻R22一端接入所述第一差分電阻與所述第二運算放大器正輸入端之間，另一端接入第五差分電阻R30與第六差分電阻R29之間；所述第五差分電阻一端接地GND；所述第六差分電阻一端接電源VDDA。

為了防止電路產(chǎn)生自激振蕩，第三差分電阻R13與電容C11并聯(lián)，第五差分電阻R30與電容C17并聯(lián)，電容C14一端接入第五差分電阻R30與第六差分電阻R29之間，另一端接入第一差分電阻R10和第二運算放大器正輸入端之間。

第二運算放大器電源輸入端接有濾波電容C12。

第二運算放大器輸出端與濾波模塊連接，濾除毛刺。該濾波模塊包括電阻R12和電容C19，電阻12同時起到保護第二運算放大器輸出端，防止第二運算放大器燒毀。

濾波模塊輸出端接單片機，即R12接單片機。

為了保證電容耦合模塊和差分放大模塊之間的電壓處于平衡狀態(tài)，本發(fā)明設(shè)置了靜態(tài)電平設(shè)置模塊，電平設(shè)置模塊包括第一上拉電阻R11和第二上拉電阻R20；所述第一上拉電阻和第二上拉電阻輸入端均與電源VDDA連接；所述第一上拉電阻輸出端接入所述第一耦合電容和第一差分電阻之間；所述第二上拉電阻輸出端接入所述第二耦合電容和第二差分電阻之間。

本發(fā)明內(nèi)阻檢測電路的工作原理如下：電阻R31輸入端輸入一個控制電流的電壓信號VISET，使MOS管Q1導(dǎo)通，MOS管Q1的輸出電流值可以通過VISET求得，該電流值設(shè)為I；此時，待檢測電池兩端電壓下降，產(chǎn)生壓差，此壓差信號通過第一耦合電容C8和第二耦合電容C7耦合到差分放大模塊的輸入端（即R10和R21的輸入端），經(jīng)過差分放大模塊后，得到放大后的壓差信號，該壓差信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，得到壓差信號值ΔV，則待檢測電池內(nèi)阻r=ΔV/I。

為了提高電池內(nèi)阻測量精度，可以連續(xù)進行多次測量（例如500次），取多次測量結(jié)果的平均值，得到更加準(zhǔn)確的待檢測電池內(nèi)阻值。

本發(fā)明中，隔離充電模塊用于為蓄電池組充電；電壓檢測模塊用于檢測蓄電池的電壓；溫度檢測模塊用于檢測蓄電池的工作溫度。

本發(fā)明中，內(nèi)阻檢測模塊可以測量蓄電池組中每一節(jié)電池的內(nèi)阻，將所有電池的內(nèi)阻值與處理器MCU中設(shè)定的電池內(nèi)阻的基準(zhǔn)值進行比較，若某一節(jié)電池內(nèi)阻增大，則判斷出該節(jié)電池出現(xiàn)故障，處理器記錄并反饋出該節(jié)電池的編號（可以事先設(shè)定電池的編號），即可定位出故障電池，維修方便。