CN109980717B - 电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法 - Google Patents

电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法，其中电池包括电池组、BMS、第一端子和第二端子，BMS内置有第一IC芯片和MOS管，第一IC芯片通过连接线与MOS管连接，电池组通过采集线与第一IC芯片连接，且通过采集线与第一端子连接，第一IC芯片通过通讯线与第二端子连接，MOS管的第一端通过连接线与电池组的正极连接，MOS管的第二端通过连接线与第二端子连接，电池组的负极通过连接线与第二端子连接。本发明旨在解决采集线断线时，充电器无法给正常的电池充电的问题。

Description

电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法
技术领域
本发明涉及到电池技术领域，特别是涉及到一种电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法。
背景技术
现有电池当中，一般由BMS通过采集线采集电池的电压信息和温度信息，然后发送到充电器中，充电器根据这些信息来判断电池是否正常，同时判断是否需要开启均衡功能，如果电池存在严重欠压或过压等问题，充电器将会判断电池存在故障，停止对电池充电，以策安全。当采集线断线时，会导致充电器接收到错误的电池信息，从而引起欠压或过压等误判断，导致即使电池是正常的，充电器也无法给电池充电。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法，旨在解决采集线断线时，充电器无法给正常的电池充电的问题。
本发明提出一种电池，包括电池组、BMS、第一端子和第二端子，BMS内置有第一IC芯片和MOS管，第一IC芯片通过连接线与MOS管连接，电池组通过采集线与第一IC芯片连接，且通过采集线与第一端子连接，第一IC芯片通过通讯线与第二端子连接，MOS管的第一端通过连接线与电池组的正极连接，MOS管的第二端通过连接线与第二端子连接，电池组的负极通过连接线与第二端子连接。
进一步地，电池组包括多个电池单元，电池单元为单体电池或为多个并联的单体电池组成。
进一步地，第一IC芯片分别通过采集线与电池单元的正极和负极连接。
进一步地，单体电池为锂电池。
本发明还提出一种充电器，与上述任一项所述的电池配套使用，包括微处理单元、第二IC芯片、电源模块、继电器、第一端口和第二端口，电源模块分别通过连接线与微处理单元和第二IC芯片连接，为微处理单元和第二IC芯片供电，微处理单元通过通讯线与第二IC芯片连接，第二IC芯片通过采集线与第一端口连接，微处理单元通过通讯线与第二端口连接，电源模块的正极输出端通过连接线与继电器连接，电源模块的负极输出端通过连接线与第二端口连接，继电器通过连接线与第二端口连接，继电器通过连接线与微处理单元连接，当充电器为电池充电时，通过第一端子插入第一端口，第二IC芯片通过采集线与电池组连接，通过第二端子插入第二端口，继电器通过连接线与MOS管的第二端连接，微处理单元通过通讯线与第一IC芯片连接，电源模块的负极输出端通过连接线与所述电池组的负极连接。
进一步地，电源模块包括AC-DC电源单元和DC-DC电源单元，AC-DC电源单元通过连接线与DC-DC电源单元连接，DC-DC电源单元分别通过连接线与微处理单元和第二IC芯片连接，AC-DC电源单元的正极输出端通过连接线与继电器连接，AC-DC电源单元的负极输出端通过连接线与第二端口连接。
本发明还提出一种电池管理系统，包括上述任一项的电池和上述任一项的充电器，第一端子插入第一端口中，电池组通过采集线与第二IC芯片连接，第二端子插入第二端口中，MOS管的第二端通过连接线与继电器连接，第一IC芯片通过通讯线与微处理单元连接，电池组的负极通过连接线与电源模块的负极输出端连接。
进一步地，通讯线采用RS485总线。
本发明还提出一种电池充电方法，应用在上述任一项的电池管理系统，方法包括：
建立与第一IC芯片的通信连接，接收第一IC芯片采集到电池组的第一电池信息，第一电池信息包括电压信息和温度信息；
根据第一电池信息判断电池组是否异常；
若是，则接收第二IC芯片采集的电池组的第二电池信息；
根据第二电池信息判断电池组是否异常；
若否，则根据第二电池信息给电池充电。
进一步地，根据第二电池信息判断电池组是否异常的步骤之后，还包括：
若是，则发出故障报警。
本发明电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法的有益效果为：电池组分别通过采集线与第一IC芯片和第二IC芯片连接，可以通过微处理单元与BMS建立通讯连接，接收第一IC芯片采集的电池组的电池信息，当第一IC芯片与电池组之间的采集线断线时，微处理单元可以控制第二IC芯片采集电池组的电池信息，接收第二IC芯片采集的电池组的电池信息，使得在一条采集线断线时，可以通过另一条采集线采集电池信息，充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电，并且两条采集线可以保证信号传输的可靠性，从而增加了整个电池的可靠性。
附图说明
图1为本发明电池的结构框图示意图；
图2为本发明充电器的结构框图示意图；
图3为本发明一实施例电池充电方法的步骤流程图；
图4为本发明另一实施例电池充电方法的步骤流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，一种电池，包括电池组1、BMS2、第一端子3和第二端子4，BMS2内置有第一IC芯片21和MOS管22，第一IC芯片21通过连接线与MOS管22连接，电池组1通过采集线与第一IC芯片21连接，且通过采集线与第一端子3连接，第一IC芯片21通过通讯线与第二端子4连接，MOS管22的第一端通过连接线与电池组1的正极连接，MOS管22的第二端通过连接线与第二端子4连接，电池组1的负极通过连接线与第二端子4连接。
在本实施例中，电池组1通过采集线与第一IC芯片21连接的同时电池组1通过采集线与第一端子3连接，采集线包括电压采集线、温度采集线、电流采集线等，在设有第二IC芯片6的充电器给电池充电的时候，第二IC芯片6通过采集线与电池组1连接，以采集电池组1的电池信息，如电压信息、温度信息等，具体地，可以先通过第一IC芯片21将采集到的电池组1的电池信息发送给充电器，由充电器根据电池信息判断电池是否异常，如果异常，可能是由于第一IC芯片21与电池组之间的采集线断线导致采集的电池信息异常，充电器可以控制内部第二IC芯片6直接采集电池的电池信息，从而再次判断根据采集的电池信息判断电池是否异常，充电器对电池情况做进一步的判断，使得在一条采集线断线时，可以通过另一条采集线采集电池的电池信息，充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电，同时采用两条采集线的方式，可以保证信号传输的可靠性，从而增加了整个电池的可靠性。
进一步地，电池组1包括多个电池单元，电池单元为单体电池或为多个并联的单体电池组成。
在本实施例中，电池单元为单体电池或多个并联的单体电池组成，即电池组1可以由多个单体电池串联组成，或者是由多个单体电池并联为一个电池单元，再将多个电池单元串联组成。优选地，单体电池为锂电池。
进一步地，第一IC芯片21分别通过采集线与电池单元的正极和负极连接。
在本实施例中，第一IC芯片21分别通过采集线与电池单元的正极和负极连接，以分别采集每个电池单元的电池信息，充电器根据电池信息判断是否需要对哪个电池单元开启均衡，使得电池单元电压偏差保持在预期的范围内，以避免过充、过放的发生。
参照图2，一种充电器，与上述任一项所述的电池配套使用，包括微处理单元5、第二IC芯片6、电源模块7、继电器8、第一端口9和第二端口10，电源模块7分别通过连接线与微处理单元5和第二IC芯片6连接，为微处理单元5和第二IC芯片6供电，微处理单元5通过通讯线与第二IC芯片6连接，第二IC芯片6通过采集线与第一端口9连接，微处理单元5通过通讯线与第二端口10连接，电源模块7的正极输出端通过连接线与继电器8连接，电源模块7的负极输出端通过连接线与第二端口10连接，继电器8通过连接线与第二端口10连接，继电器8通过连接线与微处理单元5连接，当充电器为电池充电时，通过第一端子3插入第一端口9，第二IC芯片6通过采集线与电池组1连接，通过第二端子4插入第二端口10，继电器8通过连接线与MOS管22的第二端连接，微处理单元5通过通讯线与第一IC芯片21连接，电源模块7的负极输出端通过连接线与电池组1的负极连接。
在本实施例中，在充电器为上述电池充电的时候，电源模块7与外部电源连接，并将外部电源的电压转换为适合为第二IC芯片6与微处理单元5供电的电压，在充电器为上述电池充电时，微处理单元5建立与BMS2的通讯连接，接收第一IC芯片21采集的电池组1的电池信息，根据电池信息判断电池是否异常，如果电池信息异常，则微处理单元5控制第二IC芯片6通过采集线采集电池组1的电池信息，第二IC芯片将采集的电池信息发送给微处理单元5，微处理单元5根据电池信息再次判断电池是否异常，若电池正常，则微处理单元5则控制继电器8闭合，电源模块7为电池充电，从而使得在一条采集线断线时，可以通过另一条采集线采集电池的电池信息，充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电。
进一步地，电源模块7包括AC-DC电源单元71和DC-DC电源单元72，AC-DC电源单元71通过连接线与DC-DC电源单元72连接，DC-DC电源单元72分别通过连接线与微处理单元5和第二IC芯片6连接，AC-DC电源单元71的正极输出端通过连接线与继电器8连接，AC-DC电源单元71的负极输出端通过连接线与第二端口10连接。
在本实施例中，电源模块7包括AC-DC电源单元71和DC-DC电源单元72，AC-DC电源单元71的正极输出端通过连接线与继电器8连接，当充电器为上述电池充电时，AC-DC电源单元71的负极输出端通过连接线与电池组1的负极连接，AC-DC电源单元71与外部电源连接，将外部电源的电压转换为适合电池充电的电压，由于电池组1根据组成电池单元的数量，充电电压会不一样，从而会导致电池的充电电压与第二IC芯片6和微处理单元5的供电电压不一样，因此需要增加DC-DC电源单元72，DC-DC电源单元72将AC-DC电源单元71输出的电压转换为适合为第二IC芯片6与微处理单元5供电的电压。
一种电池管理系统，包括上述任一项的电池和上述任一项的充电器，第一端子3插入第一端口9中，电池组1通过采集线与第二IC芯片6连接，第二端子4插入第二端口10中，MOS管22的第二端通过连接线与继电器8连接，第一IC芯片21通过通讯线与微处理单元5连接，电池组1的负极通过连接线与电源模块7的负极输出端连接。
在本实施例中，电池的第一端子3插入充电器的第一端口9中，第二端子4插入第二端口10中，从而使得电池组1通过采集线与第二IC芯片6连接，MOS管22的第二端通过连接线与继电器8连接，第一IC芯片21通过通讯线与微处理单元5连接，电池组1的负极通过连接线与电源模块7的负极输出端连接，电池组1包括多个电池单元，电池单元为单体电池或为多个并联的单体电池组成，第二IC芯片6分别通过采集线与电池单元的正极和负极连接，以分别采集电池单元的电池信息，电源模块7包括AC-DC电源单元71和DC-DC电源单元72，AC-DC电源单元71通过连接线与DC-DC电源单元72连接，DC-DC电源单元72分别通过连接线与微处理单元5和第二IC芯片6连接，AC-DC电源单元71的正极输出端通过连接线与继电器8连接，AC-DC电源单元71的负极输出端通过连接线与第二端口10连接，即当第二端子4插入第二端口10中，AC-DC电源单元71的负极输出端通过连接线与电池组1的负极连接。优选地，通讯线采用RS485总线。
参照图3，一种电池充电方法，应用在上述任一项的电池管理系统，方法包括：
S1、建立与所述第一IC芯片的通讯连接，接收所述第二第一IC芯片采集到所述电池组的第一电池信息，第一所述电池信息包括电压信息和温度信息；
S2、根据第一所述电池信息判断所述电池组是否异常；
S3、若是，则建立与所述第一IC芯片的通讯连接，并接收所述第一第二IC芯片采集的所述电池组的第二所述电池信息；
S4、根据第二所述电池信息判断所述电池组是否异常；
S5、若否，则根据第二所述电池信息给所述电池充电。
在本实施例中，在电池插在充电器上，充电器与外部电源连接时，微处理单元建立与第一IC芯片的通讯连接，接收第一IC芯片采集到的电池组内每个电池单元的电池信息，电池信息可以包括电池单元的电压信息和温度信息，根据电压信息和温度信息判断电池是否异常，如电压是否是欠压或过压的状态，如果判断电池的状态是异常，考虑到有可能是因为采集线断线引起的误判断，微处理单元控制第二IC芯片再次采集的电池组的电池信息，根据第二IC芯片发送的电池信息再次判断电池是否异常，如果判断正常，则可以确定是第一判断是因为采集线断线引起的误判断，实际电池是正常的，可以根据第二IC芯片采集的电池信息给电池充电，通过两次不同方式采集电池的电池信息，微处理单元进行两次判断，使得微处理单元可以在一条采集线断线时而误判断时，可以通过另一条采集线采集电池的电池信息进行再一次判断，以保证充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电，同时采用两条采集线和进行两次判断的方式，可以保证信号传输的可靠性，从而增加了整个电池管理系统的可靠性。
进一步地，步骤S4之后，还包括：
S41、若是，则发出故障报警。
在本实施例中，如果微处理单元根据两次电池信息依然判断电池为异常状态，则可以确定电池异常，充电器不能给电池充电，则充电器发出故障报警提醒使用者。
本发明一实施例还提出一种电池充电方法，应用在上述任一项的电池管理系统，方法包括：
S6、接收第二IC芯片采集到电池组的第一电池信息，第一电池信息包括电压信息和温度信息；
S7、根据第一电池信息判断电池组是否异常；
S8、若是，则建立与第一IC芯片的通讯连接，并接收第一IC芯片采集的电池组的第二电池信息；
S9、根据第二电池信息判断电池组是否异常；
S10、若否，则根据第二电池信息给电池充电。
在本实施例中，在电池插在充电器上，充电器与外部电源连接时，充电器的微处理单元通过第二IC芯片采集到电池组内每个电池单元的电池信息，电池信息可以包括电池单元的电压信息和温度信息，根据电压信息和温度信息判断电池是否异常，如电压是否是欠压或过压的状态，如果判断电池的状态是异常，考虑到有可能是因为采集线断线引起的误判断，微处理单元建立与第一IC芯片的通讯连接，接收第一IC芯片采集的电池组的电池信息，根据第一IC芯片发送的电池信息再次判断电池是否异常，如果判断正常，则可以确定是第一判断是因为采集线断线引起的误判断，实际电池是正常的，可以根据第一IC芯片采集的电池信息给电池充电，通过两次不同方式采集电池的电池信息，微处理单元进行两次判断，使得微处理单元可以在一条采集线断线时而误判断时，可以通过另一条采集线采集电池的电池信息进行再一次判断，以保证充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电，同时采用两条采集线和进行两次判断的方式，可以保证信号传输的可靠性，从而增加了整个电池管理系统的可靠性。
进一步地，步骤S9之后，还包括：
S91、若是，则发出故障报警。
在本实施例中，如果微处理单元根据两次电池信息依然判断电池为异常状态，则可以确定电池异常，充电器不能给电池充电，则充电器发出故障报警提醒使用者。
本发明电池、充电器、电池管理系统以及电池充电方法的有益效果为：电池组分别通过采集线与第一IC芯片和第二IC芯片连接，可以通过微处理单元与BMS建立通讯连接，接收第一IC芯片采集的电池组的电池信息，当第一IC芯片与电池组之间的采集线断线时，微处理单元可以控制第二IC芯片采集电池组的电池信息，接收第二IC芯片采集的电池组的电池信息，使得在一条采集线断线时，可以通过另一条采集线采集电池信息，充电器依然可以根据电池信息给正常的电池进行充电，并且两条采集线可以保证信号传输的可靠性，从而增加了整个电池的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电池充电方法，其特征在于，应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括电池和充电器，所述电池包括电池组、BMS、第一端子和第二端子，所述BMS内置有第一IC芯片和MOS管，所述第一IC芯片通过连接线与MOS管连接，所述电池组通过采集线与所述第一IC芯片连接，且通过采集线与所述第一端子连接，所述第一IC芯片通过通讯线与所述第二端子连接， MOS管的第一端通过连接线与所述电池组的正极连接，MOS管的第二端通过连接线与所述第二端子连接，所述电池组的负极通过连接线与所述第二端子连接；
所述充电器包括微处理单元、第二IC芯片、电源模块、继电器、第一端口和第二端口，所述电源模块分别通过连接线与所述微处理单元和第二IC芯片连接，为所述微处理单元和所述第二IC芯片供电，所述微处理单元通过通讯线与所述第二IC芯片连接，所述第二IC芯片通过采集线与所述第一端口连接，所述微处理单元通过通讯线与所述第二端口连接，所述电源模块的正极输出端通过连接线与所述继电器连接，所述电源模块的负极输出端通过连接线与所述第二端口连接，所述继电器通过连接线与所述第二端口连接，所述继电器通过连接线与所述微处理单元连接；
当所述充电器为所述电池充电时，通过所述第一端子插入所述第一端口，所述第二IC芯片通过采集线与所述电池组连接，通过所述第二端子插入所述第二端口，所述继电器通过连接线与所述MOS管的第二端连接，所述微处理单元通过通讯线与所述第一IC芯片连接，所述电源模块的负极输出端通过连接线与所述电池组的负极连接；
所述方法包括：
建立与所述第一IC芯片的通讯连接，接收所述第一IC芯片采集到所述电池组的第一电池信息，所述第一电池信息包括电压信息和温度信息；
根据所述第一电池信息判断所述电池组是否异常；
若是，则接收所述第二IC芯片采集的所述电池组的第二电池信息；
根据所述第二电池信息判断所述电池组是否异常；
若否，则根据第二所述电池信息给所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述电池组包括多个电池单元，所述电池单元为单体电池或为多个并联的所述单体电池组成。
3.根据权利要求2所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一IC芯片分别通过采集线与所述电池单元的正极和负极连接。
4.根据权利要求2所述的电池充电方法，其特征在于，所述单体电池为锂电池。
5.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述电源模块包括AC-DC电源单元和DC-DC电源单元，所述AC-DC电源单元通过连接线与所述DC-DC电源单元连接，所述DC-DC电源单元分别通过连接线与所述微处理单元和第二IC芯片连接，所述AC-DC电源单元的正极输出端通过连接线与所述继电器连接，所述AC-DC电源单元的负极输出端通过连接线与所述第二端口连接。
6.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述通讯线采用RS485总线。
7.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述根据第二所述电池信息判断所述电池组是否异常的步骤之后，还包括：若是，则发出故障报警。
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