CN109703369A - 一种电动车铅酸电池组保护模块 - Google Patents

一种电动车铅酸电池组保护模块 Download PDF

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明公开了一种电动车铅酸电池组保护模块，涉及电动车技术领域。本发明包括用于电量监测，状态分析和监控的单片机；用于对充电电流和放电电流进行检测的电流检测单元；用于对充电电压和放电电压进行检测的电压检测单元；用于实现充电电路开闭的充电保护单元；用于实现电池组输出电路开闭的输出保护单元。本发明通过将保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中，设置单片机、充电保护单元和输出保护单元；解决了现有充电器使用错误和电池组单节电池故障，保护系统易失效，无法提供保护作用的问题。

Description

一种电动车铅酸电池组保护模块
技术领域
本发明属于电动车技术领域，特别是涉及一种电动车铅酸电池组保护模块。
背景技术
现有的铅酸电池保护系统和装置大部分都设置在充电器端；当充电器出现故障，或充电器使用错误，如48V电池使用60V的充电器，电池保护系统就会失效；同时，现有的铅酸电池保护系统是根据电池电压和电流来判断铅酸电池是否出现过充现象，在电池组出现内部单节电池故障时，现有的铅酸电池保护系统就无法在电池组两端采集正确反应电池实际状态的电压和电流，这种状态也会导致保护系统失效，无法对电池组起到保护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车铅酸电池组保护模块，通过将保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中，设置单片机、充电保护单元和输出保护单元；解决了现有充电器使用错误和电池组单节电池故障，保护系统易失效，无法提供保护作用的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种电动车铅酸电池组保护模块，所述保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中；
所述保护模块包括：用于电量监测，状态分析和监控的单片机；
用于对充电电流和放电电流进行检测的电流检测单元；用于对充电电压和放电电压进行检测的电压检测单元；用于实现充电电路开闭的充电保护单元；用于实现电池组输出电路开闭的输出保护单元；
所述充电保护单元串联与电池组和充电器端口之间；所述输出保护单元串联与电池组合输出负载之间；所述电流检测单元、电压检测单元、充电保护单元和输出保护单元均与单片机电性连接。
进一步地，所述保护模块还包括温度检测单元；所述温度检测单元包括电池组温度检测单元和环境温度检测单元。
进一步地，所述电量监测包括电量计算和电量分析。
进一步地，所述电量计算包括将充电电流进行换算成电量并进行累加得到充电累加电量和对放电电压进行换算成电量并进行累加得到放电累加电量。
进一步地，所述电量分析为通过比较电池组充电电压对电池组电量进行阶段性的校正和通过比较电池组的放电电压对电池组电量进行阶段性校正。
进一步地，所述保护模块还包括CAN总线。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明将保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中，设置充电保护单元和输出保护单元分别对充电器的后端与电池组的前端进行保护，更加完善的进行铅酸电池的保护。
2、本发明通过利用电量估算算法，将实际的充电电流和输出电流换算成电池电量进行累加，通过充放电电压实时对电量进行校正；有效的防止了现有充电器使用错误和电池组单节电池故障，保护系统易失效，无法提供保护作用的现象发生。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种电动车铅酸电池组保护模块的结构示意图；
图2为充电保护单元的电路图；
图3为输出保护单元的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为一种电动车铅酸电池组保护模块，包括保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中；
保护模块包括：用于电量监测，状态分析和监控的单片机，单片机采用ARM内核单片机；
用于对充电电流和放电电流进行检测的电流检测单元；用于对充电电压和放电电压进行检测的电压检测单元；用于实现充电电路开闭的充电保护单元，如图2所示，为充电保护单元的电路图；用于实现电池组输出电路开闭的输出保护单元，如图3所示，为输出保护单元的电路图；
充电保护单元串联与电池组和充电器端口之间；输出保护单元串联与电池组合输出负载之间；电流检测单元、电压检测单元、充电保护单元和输出保护单元均与单片机电性连接
其中，充电保护单元和输出保护单元的工作参数为：输入电压范围：40V-100V、输入电流范围：0.6A-1.3A、额定输出电压：DC24V、额定最大输出电流：2A、额定最大输入功率：50W、工作温度：-20度到+85度。
其中，还包括温度检测单元；温度检测单元包括电池组温度检测单元和环境温度检测单元；用于检测电池组温度和电池组外在环境温度。
其中，电量监测包括电量计算和电量分析；电量计算包括将充电电流进行换算成电量并进行累加得到充电累加电量和对放电电压进行换算成电量并进行累加得到放电累加电量。
其中，电量分析为通过比较电池组充电电压对电池组电量进行阶段性的校正和通过比较电池组的放电电压对电池组电量进行阶段性校正。
其中，保护模块，还包括CAN总线,采用TJA1050芯片作为CAN总线收发处理芯片，硬件通讯协议版本为CAN2.0，通讯波特率：125K。
其中，还包括电源系统和内置大电流熔断丝；大电流熔断丝在对电气保护失效后进行最后的物理保护，电源系统包括50W开关电源和输出24V2A电源，为保护模块内部供电，且内置开关电源附有输出短路保护；
实施例一
铅酸电池保护模块接入电池组，保护模块内部的电压检测单元对电池组电压进行检测，判断电池组电压是否在电池组标称的电压范围内。如果电压不在电池组的标称电压范围内，模块进入保护模式，停止系统电源输出。如果电压在电池组标称电压范围内，启动电池初始电量估算算法，对电池电量进行初步的估算，根据估算电量值，在电量值低于90％打开充电端口。
电池充电保护：当电池组接入充电器，电流检测单元和电压检测单元对电池组的实时充电电压和电流进行检测，如果出现充电电压或者充电电流大于额定充电数值，通过充电保护单元对充电端口进行关闭，停止充电。如果充电电压和充电电流都正常，则电池组进入正常充电阶段，单片机进行电量估算算法，将实际的充电电流换算成电池电量进行累加，同时检测电池组两端的电压，比较电池组充电电压曲线，对电池电量进行阶段性的校正。
当电池电量达到标称容量时，检测充电电压和充电电流，如果发现电池组电压和电池组电流异常，如当电池组充满时电池组电压会升高，充电电流会下降，当电池组长时间充电电池组电压无法达到电池饱和电压并且充电电流无法下降则可以判定电池组内部存在内部短路故障，则关闭充电端口。将实际的充电电流和输出电流换算成电池电量进行累加，通过充放电电压实时对电量进行校正；有效的防止了现有充电器使用错误和电池组单节电池故障，保护系统易失效，无法提供保护作用的现象发生。
电池组放电保护：在正常输出时，保护模块中的电流检测单元和电压检测单元实时的对电池组输出电压和电流进行检测，通过单片机将输出电流换算成电量进行放电累计，同时通过电池组的放电电压曲线进行电池组阶段性电量校正；当电量达到最低值，模块通过CAN总线系统通知各个用电单元电池电量低提示；当电池电压达到最低值，保护模块进入保护模式，输出保护单元停止电源输出。保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中，通过设置充电保护单元和输出保护单元分别对充电器的后端与电池组的前端进行保护，更加完善的进行铅酸电池的保护，提高了对电池组的保护的可靠性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于：所述保护模块串联在电池组充电和防电电路回路中；
所述保护模块包括：用于电量监测，状态分析和监控的单片机；
用于对充电电流和放电电流进行检测的电流检测单元；用于对充电电压和放电电压进行检测的电压检测单元；用于实现充电电路开闭的充电保护单元；用于实现电池组输出电路开闭的输出保护单元；
所述充电保护单元串联与电池组和充电器端口之间；所述输出保护单元串联与电池组合输出负载之间；所述电流检测单元、电压检测单元、充电保护单元和输出保护单元均与单片机电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于，还包括温度检测单元；所述温度检测单元包括电池组温度检测单元和环境温度检测单元。
3.根据权利要求1所述的一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于，所述电量监测包括电量计算和电量分析。
4.根据权利要求3所述的一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于，所述电量计算包括将充电电流进行换算成电量并进行累加得到充电累加电量和对放电电压进行换算成电量并进行累加得到放电累加电量。
5.根据权利要求3所述的一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于，所述电量分析为通过比较电池组充电电压对电池组电量进行阶段性的校正和通过比较电池组的放电电压对电池组电量进行阶段性校正。
6.根据权利要求3所述的一种电动车铅酸电池组保护模块，其特征在于，还包括CAN总线。
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