CN109378434A - 汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统。所述管理系统包括：系统本体、若干组电池、控制模组、若干个放电端口以及交互设备；所述放电端口设置在所述系统本体的外壳上，用于与外设连接并提供对应的工作电流和电压；所述电池和所述控制系统收容在所述系统本体内，所述控制模组与所述电池和放电端口连接，用于管理所述电池的充电和放电过程；所述交互设备与所述控制系统连接，用于向用户展示对应的系统信息。

Description

汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统

技术领域

本发明涉及车载设备技术领域，尤其涉及一种汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，汽车和各种智能终端设备在人们生活中不断的普及。越来越多的后置电子辅助产品被安装在汽车上，例如点烟器，USB充电口、小型的车载空气净化器、车载导航以及车载摄像头等。这些电子辅助产品在用户的用车过程中，带来了极大的便捷性，提高了用户在车内的使用体验。

但是，这些电子产品都需要取用汽车电压。随着电子产品的数量增加，会导致长时间的负荷电瓶亏损，容易出现供电电压不足的情况。

一方面，由于汽车的供电是由引擎带动的，在汽车熄火后汽车无法供电，而车载电子产品都没有较长的电池待机，对用户在临时停靠使用时会造成影响。

另一方面，所有的电子产品都基于汽车的电瓶，有一些电子产品通过转接头与点烟器连接，有些电子产品直接与ACC线连接，导致保险丝盒接线很凌乱，令汽车出现欠压短路的情况。

尤其是车载监控系统，需要同时支撑多个终端进行工作，需要的电量较大，而且需要24小时不间断供电，断电后就无法继续工作。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统，旨在解决现有技术中后置车载电子设备不容易的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种汽车后置锂电池管理系统。所述系统包括：系统本体、若干组电池、控制模组、若干个放电端口以及交互设备；

所述放电端口设置在所述系统本体的外壳上，用于与外设连接并提供对应的工作电流和电压；

所述电池和所述控制系统收容在所述系统本体内，所述控制模组与所述电池和放电端口连接，用于管理所述电池的充电和放电过程；

可选地，所述控制模组包括：电压检测器、恒压板、保护板以及放电管理模块；所述电压检测器与汽车保险丝盒连接，用于检测来自所述汽车保险丝盒的输入电压，并在检测到所述输入电压超过预设阈值时，传输至恒压板；所述恒压板与所述电压检测器连接，用于将所述输入电压降压为充电电压后输出；所述保护板与所述恒压板连接，用于输出恒定的充电电压和/或充电电流至所述电池进行充电；所述放电管理模块设置在所述电池及放电端口之间，用于管理所述放电端口输出的电压和/或电流。

可选地，所述保护板包括电池电压采集接口、温度检测端口以及均衡采集器；

所述电池电压采集接口与各组电池连接，用于检测电池的电压；所述均衡采集器用于实时检测各组电池的电压及电流，并确保每组电池的电流和电压相同。

所述温度检测端口用于接收来自温度传感器的温度信息，实时检测各组电池的内部温度。

可选地，所述放电管理模块包括第一电压输出单元和第二电压输出单元；所述第一电压输出单元用于输出稳定的5V直流电压，并在输出电流超出预设阈值时，断开供电；所述第二电压输出单元用于输出稳定的12V直流电压，并在输出电流超出预设阈值时，断开供电。

可选地，所述交互设备包括控制开关以及显示屏；所述显示屏由所述第二电压输出单元供电，用于向用户展示对应的控制画面，所述控制开关用于接收用户的控制指令并反馈至所述控制系统。

可选地，所述保护板具体用于：接收由温度传感器检测获得的电池温度信息，在所述电池温度信息超出预设的温度阈值时，向外设发出保护信号；

在所述外设反馈关闭信号以后，切断所述电池的供电并在所述显示屏上显示对应的提示信息。

可选地，所述电池为50～160AH的锂电池；所述电池设置为至少3组。

可选地，所述控制系统通过四芯线与每组电池单独连接，用于实时检测各组电池的电压和/或电流。

有益效果：本发明提供了一种汽车后置锂电池管理系统，提供了完整的车载电子产品的解决方案，可以提供多个不同的放电端口，使得各类型的后置车载电子设备均能够得到稳定有效的电源供应。而且，具有电池组作为蓄电模组，不会造成汽车的电瓶长时间处于负荷电瓶亏损的问题，也可以在引擎熄火以后保持对车载电子产品的供电，具有良好的使用效果。

附图说明

图1为本发明实施例的汽车后置锂电池管理系统的外部结构示意图。

图2为本发明实施例的汽车后置锂电池管理系统的分解结构示意图。

图3为本发明实施例的电池内罩71的分解结构示意图。

图4a为本发明实施例的汽车后置锂电池管理系统的工频充电示意图。

图4b为本发明实施例的汽车后置锂电池管理系统的汽车供电充电示意图。

图5为本发明实施例提供的管理系统的内部结构示意图。

图6位本发明实施例提供的汽车后置锂电池管理系统的部分安装示意图。

图7为本发明实施例1提供的汽车后置锂电池管理系统的功能框图。

图8为本发明实施例2提供的汽车后置锂电池管理系统的功能框图。

具体实施方式

本发明提供一种汽车后置锂电池管理系统及汽车供电系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1为本发明实施例提供的汽车后置锂电池管理系统的外部结构示意图。

图2为本发明实施例提供的汽车后置锂电池管理系统的分解结构示意图。

如图1和图2所示，所述系统包括：系统本体、若干组电池、控制模组、若干个放电端口以及交互设备。所述放电端口设置在所述系统本体的外壳上，用于与外设连接，供外部的电子车载设备进行取电。

所述电池和所述控制系统收容在所述系统本体内，所述控制模组与所述电池和放电端口连接，用于管理所述电池的充电和放电过程。

该系统本体可以为任何合适形状的外壳，在内部形成相应的收容空间。具体的，如图1所示，该系统本体可以由上部壳体11、后罩12和底座13组成。该系统本体还可以根据实际情况的需要，设置额外的功能模块。例如，在上部壳体设置把手14或者设置在侧面的钢化玻璃16。

该交互设备具体可以包括任何类型的，能够与用户之间实现交互的输入/输出设备。具体的，其可以包括控制开关51以及显示屏52。

所述显示屏由所述第二电压输出单元供电，用于向用户展示对应的控制画面。在本实施例中，该显示屏可以选用TFT显示屏。所述控制开关用于接收用户的控制指令并反馈至所述控制系统。例如，控制开关可以是电源开关按键，用于关闭或者开启所述汽车后置锂电池管理系统。

所述放电端口具体可以是任何类型的放电端口，与车载电子设备相适配。例如，该放电端口可以包括USB接口40。

具体的，如图2所示，上部壳体处可以设置有旋转锁止按键111。上部壳体在把手14的下方还设置有用于固定把手14的把手固定座112。电源开关按键51具有对应的电源开关电路板53，用于配合实现电源开关的功能。底座13通过锁止旋转轴131和锁止旋转钮132锁止固定，下方还进一步的设置有电池固定座133，详细的说，如图6所示，所述电池固定座133与汽车后备箱的地面通过多颗螺栓组件固定后，所述电池固定座133的两侧设置有凸台结构，所述底座13下底部设置有可与凸台结构配合的滑轨槽，当凸台结构和滑轨槽滑动配合后，再通过锁止旋转钮132带动旋转锁止旋转轴131，使得所述锁止旋转轴131中心断的凸起嵌入所述底座13中心处相对于的腰型槽中，起到锁定功能。

所述外设具体可以是任何类型的车载电子设备，用以实现一种或者多种功能。例如，如图5所示，该外设可以是DVR设备60，用以提供视频服务。

在一些实施例中，所述系统选择使用50～160AH的锂电池。该锂电池70可以设置为3组，收容在系统本体形成的收容空间内，当然设置3组的锂电池70是为了适用于现行普通大众汽车类型，未来当汽车所需电压变大，比如需要24伏或更多，只需要增加并联的电池组即可实现，24伏就需要6组。

图5为本发明实施例提供的管理系统的内部结构示意图。如图5所示，在本实施例中，为了保证电池能够安全稳定的运行，所述系统本体内部还可以包括如下组件：电池内罩71、电池铝壳体72、电池铝壳体底座73、橡胶上盖74、装置电池壳75以及橡胶底座76。

其中，多组锂电池70以特定排列方式，固定在装置电池壳75内部。装置电池壳套设在橡胶上盖74和橡胶底座76之间，发挥避震的作用。整个橡胶结构进一步被装入到电池铝壳体72和电池铝壳体底座73之间形成的收容空间内。最后，整个铝壳体72被装入到电池内罩71内，从而完整电池在系统主体内的装配和固定。

所述控制模组是在一个或者多个集成电路板上实现的控制系统。其作为控制核心和中枢，控制电池的有序充电和放电，从而确保汽车后置锂电池管理系统可以实现完整的功能。

图3为本发明实施例的电池内罩71的分解结构示意图。如图3和图2所示，所述控制模组可以包括：电压检测器2、恒压板32、保护板以及放电管理模块。

其中，所述电压检测器2用于检测来自所述汽车的输入电压，并在检测到所述输入电压超过预设阈值时，即在汽车启动状态下的电压，然后将该电流传输至恒压板32。

所述恒压板32与所述电压检测器2连接，用于将所述输入电压降压为充电电压后输出。所述保护板与所述恒压板32连接，用于输出恒定的充电电压和/或充电电流至所述电池进行充电。所述放电管理模块设置在所述电池及放电端口之间，用于管理所述放电端口输出的电压和/或电流。

在本实施例中，如图3所示，所述外设还可以进一步的包括所述电池内罩71上的风扇1，用于降低电池温度，保证系统运行。

该电池内罩71的左上角上设置有充电插口3，用于与外部电源连接，通过控制模组为电池进行充电操作。在另一些实施例中，电池内罩71上还可以设置有保险丝盒4，提供短路时的安全保证。

在本实施例中，如图4a和图4b所示，汽车后置锂电池管理系统可以支持由汽车供电系统进行充电和常用的工频电源两种充电方式。进行充电的过程中，由所述电压检测器2将13.4-14.8V电压和7A电流传输至恒压板。然后，恒压板将输入的电压进行降压至12V后以恒压12V传输至保护板，再由保护板以稳压12V以及7A恒流为锂电池充电。而当采用220V工频电源进行充电时，需要再汽车后置锂电池管理系统和AC电源之间连接有具有转换器的充电器，可以将AC电流转换成DC电流后接入汽车后置锂电池管理系统。控制模组的充电控制模式可以为：当电池电量低于20％通电后的电流为7A，进行快速充电，当电量达到80％电流将为3A，当电量达到90％电流将为1A。

在选择使用汽车供电系统，通过连接ACC线进行充电的过程中，所述电压检测器2将实时检测汽车启动13.4V-14.8V与未启动12.2V-12.8V状态下的电压。只有当检测到汽车启动后(即13.4-14.8V电压)，控制模组才会对电池进行充电，而13V以下则视为不通电。

更具体的，所述保护板可以包括电池电压采集接口、温度检测端口以及均衡采集器三个功能模块。

其中，所述电池电压采集接口与各组电池连接，用于检测电池的电压；所述均衡采集器用于实时检测各组电池的电压及电流，并确保每组电池的电流和电压相同。所述温度检测端口用于接收来自温度传感器的温度信息，实时检测各组电池的内部温度。

在一些实施例中，该电池电压采集接口可以使用四芯线与每组电池单独连接，实时检测各组电池的电压和/或电流。均衡采集器基于电池电压采集器，可以通过四芯线实时检测电池的电压和电流(三串一组电压电流)。在发现其中有一组电压不足时，由保护板的控制核心及时的对该组电池进行充电，保证每组的电压和电流相同。在另一些实施例中，还可以设置相应的检测模块，在发现单组电池损坏时，将信息及时反馈给保护板，保护板会将信息通过信号传送到液晶屏上显示。

在另一些实施例中，所述保护板还可以提供电池温度检测功能。首先通过保护板接收由温度传感器检测获得的电池温度信息，在所述电池温度信息超出预设的温度阈值时，向外设发出保护信号。在所述外设确认关闭，向控制板反馈关闭信号以后，切断所述电池的供电并在所述显示屏上显示对应的提示信息。

这样的方式可以很好的保证锂电池的使用安全，不会出现过热的危险现象，同时也可以预留充足的关机时间来确保外设关机，避免突然断电导致连接的外设出现数据丢失或者故障的情况。

具体的，根据一般的实际需要，所述放电管理模块设置有第一电压输出单元和第二电压输出单元。

其中，所述第一电压输出单元用于输出稳定的5V直流电压，所述第二电压输出单元用于输出稳定的12V直流电压。两个电压输出单元都具有电流自动识别功能，能够在输出电流超出预设阈值时，断开供电并在输出电流下降时，恢复供电，以便于实现输出电源的管理。

在实际使用过程中，用户可以通过控制按键来关闭整个系统，在输入相应的控制指令以后，显示屏上会显示相应的画面，提示是否确认关机。当用户点击确认关机后，系统会推送指令给前端DVR系统。

在DVR系统收到指令后，会把相应的关联设备(如车顶摄像机云台进行降落收回)进行关闭准备。在DVR系统完成整个关闭流程以后，会发送指令给到系统，管理系统收到指令关机指令才进行关机。当然，在关机以后，整个汽车后置锂电池管理系统的电压检测、电池温度检测、电池均衡采集、电压管理以及DVR系统交互接口仍处于正常开启状态。较佳的是，还可以通过额外设置的通信模块与其它的智能终端设备建立通信连接，由手机APP的客户端激活使用。

基于以上实施例公开揭露的发明思路，本发明实施例还进一步的提供了两个汽车后置锂电池管理系统的具体实例。

实施例1：外设主要为DVR系统，并提供USB接口40和相应的TFT液晶显示屏、轻触开关等作为交互设备。

如图7所示，该汽车后置锂电池管理系统可以包括：作为交互设备的7寸TFT液晶屏601、柔性连接件FPC602、卡扣603、交互控制板604、交互控制板主控IC605、继电器606、轻触开关607、交互控制板信号进出端口608、保护板信号进出端口609、交互控制板电源输入口610、保护板电源输出口611、交互控制板充电信号输入612、保护板充电信号输出口613、保险丝座614、保险丝输出端口615、电池温度监测输出端口616、电池温度监测头617、电池电压监测端口618、电池电压监测头619、保护板电源输入输出端口620、锂电池621、保护板充电信号输入端口622、保护板充电输入端口623、恒压板624、恒压板充电信号输出端口625、恒压板电源输出端口626、恒压板电源输入端口627、电压检测输出端口628、电压检测629、电压检测输入正极630、电压检测输入负极631、保护板RJ485信号输入输出端口632、DVR系统RJ485信号输入输出端口633、保护板电源输出端口634、DVR系统电源输入端口635、DVR系统636、USB电源输出端口637、USB接口端638、保护板电源输出端口640、均衡采集器641、保护板主控IC642、保护板643，风扇输入口645风扇输出口646和风扇644,。

以上功能模块601-640的连接关系和信号传输关系如图6和上述方法实施例所示，在此不作赘述。

采用实施例1中的汽车后置锂电池管理系统主要优点是，TFT液晶屏可以显示完整的汽车系统的状态，直接可以通过TFT液晶屏进行交互，一方面客户体验感比较好，另一方面便于找出问题所在，便于维修。

实施例2：外设主要为DVR系统，并提供USB接口40和相应的LCD显示屏、机械开关等作为交互设备。

如图8所示，该汽车后置锂电池管理系统可以包括：交互控制板701、交互控制板主控IC702、轻触开关703、交互控制板信号进出端口704、保护板信号进出端口705、交互控制板电源输入口706、保护板电源输出口707、继电器708、保险丝输出端口709、保险丝710、电池温度监测输出端口711、电池温度监测头712、电池电压监测端口713、电池电压监测头714、保护板电源输入输出端口715、锂电池716、保护板充电信号输入端口717、保护板充电输入端口718、恒压板719、恒压板充电信号输出端口720、恒压板电源输出端口721、恒压板电源输入端口722、电压检测输出端口723、电压检测724、电压检测输入正极725、电压检测输入负极726、保护板RJ485信号输入输出端口727、DVR系统RJ485信号输入输出端口728、保护板电源输出端口729、DVR系统电源输入端口730、DVR系统731、USB电源输出端口732、USB接口端733、保护板电源输出端口734、保护板充电信号输出口736、保护板电源输出口737、LCD液晶屏738、LCD充电信号输入口739、LCD电源输入口740、均衡采集器741、保护板主控IC742、保护板743、风扇746、风扇输入口745和风扇输出口744。

以上功能模块701-740的连接和信号传输关系如图7和上述方法实施例所示，在此不作赘述。

采用实施例2的汽车后置锂电池管理系统主要优点是成本较低，结构比较稳定。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：系统本体、若干组电池、控制模组、若干个放电端口以及交互设备；

所述放电端口设置在所述系统本体的外壳上，用于与外设连接并提供对应的工作电流和电压；

所述电池和所述控制系统收容在所述系统本体内，所述控制模组与所述电池和放电端口连接，用于管理所述电池的充电和放电过程；

所述交互设备与所述控制系统连接，用于向用户展示对应的系统信息。

2.根据权利要求1所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述控制模组包括：电压检测器、恒压板、保护板以及放电管理模块；

所述电压检测器与汽车保险丝盒连接，用于检测来自所述汽车保险丝盒的输入电压，并在检测到所述输入电压超过预设阈值时，传输至恒压板；

所述恒压板与所述电压检测器连接，用于将所述输入电压降压为充电电压后输出；

所述保护板与所述恒压板连接，用于输出恒定的充电电压和/或充电电流至所述电池进行充电；

所述放电管理模块设置在所述电池及放电端口之间，用于管理所述放电端口输出的电压和/或电流。

3.根据权利要求2所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述保护板包括电池电压采集接口、温度检测端口以及均衡采集器；

所述电池电压采集接口与各组电池连接，用于检测电池的电压；所述均衡采集器用于实时检测各组电池的电压及电流，并确保每组电池的电流和电压相同。

所述温度检测端口用于接收来自温度传感器的温度信息，实时检测各组电池的内部温度。

4.根据权利要求2所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述放电管理模块包括第一电压输出单元和第二电压输出单元；

所述第一电压输出单元用于输出稳定的5V直流电压，并在输出电流超出预设阈值时，断开供电；

所述第二电压输出单元用于输出稳定的12V直流电压，并在输出电流超出预设阈值时，断开供电。

5.根据权利要求4所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述交互设备包括控制开关以及显示屏；

所述显示屏由所述第二电压输出单元供电，用于向用户展示对应的控制画面，所述控制开关用于接收用户的控制指令并反馈至所述控制系统。

6.根据权利要求5所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述保护板具体用于：接收由温度传感器检测获得的电池温度信息，在所述电池温度信息超出预设的温度阈值时，向外设发出保护信号；

在所述外设反馈关闭信号以后，切断所述电池的供电并在所述显示屏上显示对应的提示信息。

7.根据权利要求1所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述电池为50～160AH的锂电池；所述电池设置为至少3组。

8.根据权利要求7所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述控制系统通过四芯线与每组电池单独连接，用于实时检测各组电池的电压和/或电流。

9.根据权利要求1所述的汽车后置锂电池管理系统，其特征在于，所述放电端口包括USB端口，用于输出5V电压和2.1A电流。

10.一种汽车供电系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的汽车后置锂电池管理系统以及汽车本体；

所述汽车后置锂电池管理系统与所述汽车本体中的汽车保险丝盒连接，由所述汽车保险丝盒取电为所述电池充电。