CN109755689A - 一种可温度控制的电池保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池充电技术领域,具体涉及一种可温度控制的电池保护系统。所述电池保护系统包括电池、用于为电池加热的加热模块,与电池连接的充放电模块,分别与加热模块和充放电模块连接的主控模块,以及与加热模块连接的超温控制模块,所述超温控制模块获取电池温度信息并控制加热模块的工作状态。本发明能实现电池保护系统工作异常的情况下,超温控制模块直接控制切断电池的加热,避免电池因加热温度过高而损坏,进一步地提高电池充放电和加热的安全性,减少安全事故的发生,延长电池的使用寿命。

Description

一种可温度控制的电池保护系统
技术领域
本发明涉及电池充电技术领域,具体涉及一种可温度控制的电池保护系统。
背景技术
动力电池作为电动汽车的核心部件,电池的可靠性直接影响整车的性能。在严寒地区使用时,动力电池的放电性能、充电接受能力都受低温环境影响而大大下降,从而影响电动汽车在严寒地区的动力性能和续驶里程。
由于动力电池对环境要求的特殊性,在温度过高或过低时都不能发挥电池的最佳效能,甚至不能正常工作。为解决上述低温环境中造成的电动车电池性能的问题,在冬天气温较低时,对电池组使用加热装置十分必要。
现有的动力电池在0℃以下都不宜充电,因此,动力电池在具有充放电功能的同时,还会设置加热系统对动力电池进行加热。但现有的电池保护系统中,在加热控制出现异常的情况下,电池容易因加热温度过高而损坏,容易引起安全事故,且缩短电池的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种可温度控制的电池保护系统,克服现有的电池保护系统中,在加热控制出现异常的情况下,电池容易因加热温度过高而损坏,容易引起安全事故,且缩短电池的使用寿命的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种可温度控制的电池保护系统,包括电池、用于为电池加热的加热模块,与电池连接的充放电模块,分别与加热模块和充放电模块连接的主控模块,以及与加热模块连接的超温控制模块,所述超温控制模块获取电池温度信息并控制加热模块的工作状态。
本发明的更进一步优选方案是:所述超温控制模块包括用于检测电池温度的第一温度检测单元,以及分别与第一温度检测单元和加热模块连接的信号处理电路单元。
本发明的更进一步优选方案是:所述加热模块包括一第一开关电路单元,所述信号处理电路单元根据第一温度检测单元的高温信号断开加热模块的第一开关电路单元。
本发明的更进一步优选方案是:所述加热模块还包括MPPT控制单元,与MPPT控制单元连接的太阳能板,以及分别与电池、MPPT控制单元和开关电路单元连接的加热膜。
本发明的更进一步优选方案是:所述电池保护系统还包括与主控模块连接的温度检测模块,所述温度检测模块包括用于检测电池温度的第二温度检测单元,以及分别与第二温度检测单元和主控模块连接的温度采集电路单元。
本发明的更进一步优选方案是:所述充放电模块包括充放电控制单元,分别与电池和充放电控制单元连接的的第二开关电路单元,以及分别与主控模块和第二开关电路单元连接的第三开关电路单元。
本发明的更进一步优选方案是:所述第二开关电路单元包括与充放电控制单元和电池连接的充电控制MOS管和放电控制MOS管,所述第三开关电路单元包括分别与主控模块和充电控制MOS管连接的第一开关管,以及分别与主控模块和放电控制MOS管连接的第二开关管。
本发明的更进一步优选方案是:所述电池保护系统还包括与主控模块和电池连接的超压保护模块。
本发明的更进一步优选方案是:所述超压保护模块包括分别与电池和主控模块连接且用于检测电池电压的电压检测模块和用于检测电池电流的电流检测模块。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,通过设置用于为电池加热的加热模块,与电池连接的充放电模块,分别与加热模块和充放电模块连接的主控模块,以及与加热模块连接的超温控制模块,超温控制模块获取电池温度信息直接控制加热模块的工作状态,电池保护系统工作异常的情况下,超温控制模块直接控制切断电池的加热,避免电池因加热温度过高而损坏,进一步地提高电池充放电和加热的安全性,减少安全事故的发生,延长电池的使用寿命。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明的可温度控制的电池保护系统的结构框图;
图2是本发明的超温控制模块的结构框图;
图3是本发明的温度检测模块的结构框图;
图4是本发明的充放电模块的结构框图;
图5是本发明的电池保护系统的充放控制结构框图;
图6是本发明的加热模块的结构框图;
图7是本发明的电池保护系统的电池加热控制结构框图;
图8是本发明的超压保护模块的结构框图。
具体实施方式
如图1至图8所示,本发明提供一种可温度控制的电池保护系统的优选实施例。
一种可温度控制的电池保护系统,包括电池10、用于为电池10加热的加热模块20,与电池10连接的充放电模块30,分别与加热模块20和充放电模块30连接的主控模块40,以及与加热模块20连接的超温控制模块50,所述超温控制模块50获取电池10温度信息并控制加热模块20的工作状态。所述主控模块40控制加热模块20对电池10进行加热,控制充放电模块30对电池10进行充放电,超温控制模块50获取电池10的温度信息直接控制加热模块20的工作状态,在电池保护系统工作异常的情况下,超温控制模块50直接控制切断加热模块20,停止对电池10进行加热,避免电池10因加热温度过高而损坏,进一步地提高电池10充放电和加热的安全性,减少安全事故的发生,延长电池10的使用寿命。
本实施例中,参考图2,所述超温控制模块50包括用于检测电池10温度的第一温度检测单元51,以及分别与第一温度检测单元51和加热模块20连接的信号处理电路单元52。
本实施例中,参考图6及图7,所述加热模块20包括一第一开关电路单元21,所述信号处理电路单元52根据第一温度检测单元51的高温信号断开加热模块20的第一开关电路单元21。
进一步地,所述加热模块20还包括MPPT控制单元22,与MPPT控制单元22连接的太阳能板23,以及分别与电池10、MPPT控制单元22和开关电路单元连接的加热膜24。
其中,通过MPPT控制单元22控制太阳能板23的工作,MPPT控制单元22能实时检测太阳能板23的电压和电流,并不断追踪最大功率,使太阳能板23以最大功率为加热膜24提供能量,提高加热效率和能量利用率。
本实施例中,所述电池保护系统还包括与主控模块40连接的温度检测模块60,所述温度检测模块60包括用于检测电池10温度的第二温度检测单元61,以及分别与第二温度检测单元61和主控模块40连接的温度采集电路单元62。所述第二温度检测单元61将检测到的电池10温度转变为可测量的电量或非带能量信号并传输至温度采集电路单元62,所述温度采集电路单元62将第二温度检测单元61的输出信号进行采集并处理后传输至主控模块40,由主控模块40根据接收的信号控制加热模块20的工作状态。
优选地,本实施例中的第一温度检测单元51和第二温度检测单元61均包括温度传感器。
其中,在电池保护系统正常工作的情况下,当温度检测模块60检测到电池10的温度低于预设的温度下限值时,温度检测模块60将检测信号发送至主控模块40,主控模块40控制加热模块20对电池10进行加热;当电池10被加热达到温度上限值时,温度检测模块60将检测信号发送至主控模块40,主控模块40控制加热模块20停止对电池10进行加热。
在电池保护系统工作异常的情况下,当温度检测模块60失效,无法将电池10温度超过温度上限值的检测信号发送至主控模块40,而主控模块40以电池10未达到温度上限值的情况控制加热模块20对电池10进行加热操作。此时,超温控制模块50的第一温度检测单元51将电池10的高温信号发送至信号处理电路单元52,信号处理电路单元52控制切断加热模块20的第一开关电路单元21,加热模块20停止对电池10进行加热,防止电池10因温度加热过高而损坏,提高电池10加热和充放电的安全性。
本实施例中,参考图4和图5,所述充放电模块30包括充放电控制单元31,分别与电池10和充放电控制单元31连接的的第二开关电路单元32,以及分别与主控模块40和第二开关电路单元32连接的第三开关电路单元33。
其中,所述第二开关电路单元32包括与充放电控制单元31和电池10连接的充电控制MOS管和放电控制MOS管,所述第三开关电路单元33包括分别与主控模块40和充电控制MOS管连接的第一开关管,以及分别与主控模块40和放电控制MOS管连接的第二开关管。
充放电控制单元31控制电池10的充放电的控制原理如下:
电池保护系统正常工作状态下,当电池10电压在预设的过放电压以上,过充电压以下时,充放电控制单元31与充电控制MOS管和放电控制MOS管连接的控制引脚输出高电平,充电控制MOS管和放电控制MOS管栅极(G极)为高电平,控制充电控制MOS管和放电控制MOS管导通,电池10的充放电都可正常进行。
电池10处于充电状态时,当电池10电压超过预设的过充电压,充放电控制单元31的控制引脚输出低电平,充电控制MOS管的栅极(G极)为低电平,充电控制MOS管关断,电池10停止充电。
电池10处于放电状态时,当电池10电压降低至预设的过放电压时,充放电控制单元31的控制引脚输出低电平,放电控制MOS管的栅极(G极)为低电平,放电控制MOS管关断,电池10停止放电。
主控模块40通过第三开关电路单元33对电池10的充放电进行控制的原理如下:
主控模块40的控制引脚输出高电平,控制第一开关管和第二开关管导通,充电控制MOS管和放电控制MOS管的栅极(G极)均为低电平,充电控制MOS管和放电控制MOS管关断,电池10断开,不进行充电或放电操作。
当主控模块40的控制引脚输出低电平,控制第一开关管和第二开关管关断,充电控制MOS管和放电控制MOS管的栅极(G极)均为高电平,充电控制MOS管和放电控制MOS管导通,电池10接入,可对电池10进行充电或放电操作。
其中,所述第一开关电路单元21包括第三开关管。
具体地,参考图3,在温度检测模块60检测到电池10的温度低于预设的最低温度值时,主控模块40的控制引脚输出高电平,控制第一开关管和第二开关管导通,从而控制充电控制MOS管和放电控制MOS管关断,停止对电池10进行充放电操作。在电池10充放电停止的情况下,主控模块40的控制引脚输出高电平,所述第三开关管导通,MPPT控制单元22控制太阳能板23工作,经过加热膜24为电池10加热,提高加热效率。在电池保护系统工作异常的情况下,超温控制模块50的信号处理电路单元52根据第一温度检测单元51检测到的电池10的高温信号控制第三开关管断开,加热膜24停止对电池10进行加热。
其中,电池10的充放电可通过充放电控制单元31控制充电控制MOS管和放电控制MOS管的工作状态来控制,或者,通过主控模块40控制第一开关管和第二开关管的工作状态进而控制放电控制MOS管的工作状态来控制。主控模块40通过第一开关管和第二开关管的工作状态进而控制放电控制MOS管的工作状态的控制优先于通过充放电控制单元31的控制,方便电池10的充放电和加热的便捷切换。
本实施例中,电池保护系统工作异常包括主控模块40对加热模块20的控制异常、温度检测模块60工作异常导致无法将高温信号发送至主控模块40等异常控制导致加热模块20对电池10进行持续加热,导致电池10温度过高,导致电池保护系统的工作异常。
本实施例中,所述电池保护系统还包括与主控模块40和电池10连接的超压保护模块70。
其中,参考图8,所述超压保护模块70包括分别与电池10和主控模块40连接且用于检测电池10电压的电压检测模块71和用于检测电池10电流的电流检测模块72。电压检测模块71持续检测电池10的正负极电压并将检测到的电压信号传输至主控模块40,电流检测模块72持续检测检测电池10的正负极的电流并将检测到的电流信号传输至主控模块40,由主控模块40根据检测到的电池10正负极的电压信号和电流信号控制第一开关管和第二开关管的导通和关断,从而控制充电控制MOS管和放电控制MOS管的工作状态,进而控制电池10的充放电的进行。
应当理解的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,对本领域技术人员来说,可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而所有这些修改和替换,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种可温度控制的电池保护系统,其特征在于:包括电池、用于为电池加热的加热模块,与电池连接的充放电模块,分别与加热模块和充放电模块连接的主控模块,以及与加热模块连接的超温控制模块,所述超温控制模块获取电池温度信息并控制加热模块的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电池保护系统,其特征在于:所述超温控制模块包括用于检测电池温度的第一温度检测单元,以及分别与第一温度检测单元和加热模块连接的信号处理电路单元。
3.根据权利要求2所述的电池保护系统,其特征在于:所述加热模块包括一第一开关电路单元,所述信号处理电路单元根据第一温度检测单元的高温信号断开加热模块的第一开关电路单元。
4.根据权利要求3所述的电池保护系统,其特征在于:所述加热模块还包括MPPT控制单元,与MPPT控制单元连接的太阳能板,以及分别与电池、MPPT控制单元和开关电路单元连接的加热膜。
5.根据权利要求2所述的电池保护系统,其特征在于:所述电池保护系统还包括与主控模块连接的温度检测模块,所述温度检测模块包括用于检测电池温度的第二温度检测单元,以及分别与第二温度检测单元和主控模块连接的温度采集电路单元。
6.根据权利要求1所述的电池保护系统,其特征在于:所述充放电模块包括充放电控制单元,分别与电池和充放电控制单元连接的的第二开关电路单元,以及分别与主控模块和第二开关电路单元连接的第三开关电路单元。
7.根据权利要求5所述的电池保护系统,其特征在于:所述第二开关电路单元包括与充放电控制单元和电池连接的充电控制MOS管和放电控制MOS管,所述第三开关电路单元包括分别与主控模块和充电控制MOS管连接的第一开关管,以及分别与主控模块和放电控制MOS管连接的第二开关管。
8.根据权利要求1所述的电池保护系统,其特征在于:所述电池保护系统还包括与主控模块和电池连接的超压保护模块。
9.根据权利要求8所述的电池保护系统,其特征在于:所述超压保护模块包括分别与电池和主控模块连接且用于检测电池电压的电压检测模块和用于检测电池电流的电流检测模块。
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