CN112319296B - 充电保护方法、系统及充电电池 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种充电保护方法、系统及充电电池，包括获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述实际充电参数满足预设充电参数时，允许充电设备对电池执行充电操作；在充电操作过程中，实时获取电池的充电状态信息，据以判断充电操作是否出现异常；若判断充电操作出现异常，启动电池的充电保护装置以停止充电操作。借此，本申请可以提高电池充电操作的安全性。

Description

充电保护方法、系统及充电电池
技术领域
本申请实施例涉及充电电池的技术领域，尤其涉及一种充电保护方法、系统及充电电池。
背景技术
中国市场是全球最大的电动车销售市场，其中，电动两轮车的存量有2.5-3亿辆，同时电动三轮车的存量也有5000万辆，每年新增900万辆。2018年中国共销售电动两轮车2740万辆(占全球市场73％)，中国两轮电动车市场特征：铅酸比例高，锂电渗透率不足3％。随着《新国标GB 17761-2018》的正式落地，加速推动了铅酸电池向锂电池切换的进程。
近年来，因为车辆充电而引起的火灾事故层出不穷，因此，在推广锂电池应用于电动车市场的同时，还必须加强关注锂电池的充电安全。
具体而言，当前在针对车辆电池进行充电操作时，电池充电操作的启停控制完全依赖于充电器，而针对电池本身大都没有配置专门的充电保护功能，导致在采用了不匹配的充电设备或充电设备失效时，很容易引起充电安全事故。
有鉴于此，如何进一步提高电池充电的操作安全，即为本申请待解决的技术课题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种充电保护方法、系统及充电电池，可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
本申请的第一方面提供一种充电保护方法，其包括获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足所述预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作；实时获取所述电池的充电状态信息，并根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否出现异常；以及若判断所述充电操作出现异常时，触发所述电池的充电保护装置以停止所述充电操作。
可选的，所述获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足所述预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作包括：获取所述充电设备的输出电压，分析所述充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合，当分析所述充电设备的输出电压与所述预设充电电压相吻合时，允许所述充电设备对电池执行充电操作。
可选的，所述方法还包括当分析所述充电设备的输出电压不满足所述预设充电电压时，禁止所述充电设备对电池执行充电操作。
可选的，所述根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否异常包括当所述电池的所述充电状态信息满足预设充电停止条件且所述充电操作未停止时，判断所述充电操作出现异常；其中，所述预设充电停止条件包括：充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
可选的，所述充电保护装置包括与所述电池的充电回路并联的第一充电保护开关，且所述启动所述电池的充电保护装置以停止所述充电操作包括：闭合所述第一充电保护开关，以停止所述充电操作。
可选的，所述闭合与所述充电回路并联的第一充电保护开关，以停止所述充电操作包括：闭合所述第一充电保护开关，使得所述充电设备的瞬间电流满足预设过流保护阈值，借以触发所述充电设备启动过流保护而停止所述充电操作。
可选的，所述闭合与所述充电回路并联的第一充电保护开关，以停止所述充电操作包括：闭合所述第一充电保护开关，使得所述充电设备的充电电压满足预设欠压保护阈值，借以触发所述充电设备启动欠压保护而停止所述充电操作。
可选的，所述充电保护装置包括与所述电池的充电回路串联的第二充电保护开关，且所述启动所述电池的充电保护装置以停止所充电操作包括：断开所述第二充电保护开关以切断所述充电设备向所述电池输出的充电电流，而停止所述充电操作。
本申请第二方面提供一种充电保护系统，其包括：设备分析模块，用于获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足所述预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作；状态监测模块，用于实时获取所述电池的充电状态信息，并根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否出现异常；以及充电保护模块，用于在当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发，以停止所述充电操作。
可选的，所述设备分析模块包括获取所述充电设备的输出电压，分析所述充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合，并当分析所述输出电压与所述预设充电电压相吻合时，允许所述充电设备对电池执行充电操作。
可选的，所述状态监测模块包括当所述电池的所述充电状态信息满足预设充电停止条件且所述充电操作未停止时，判断所述充电操作出现异常；其中，所述预设充电停止条件包括：充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
可选的，所述充电保护模块包括与所述电池的充电回路并联的第一充电保护开关；其中，
可选的，所述第一充电保护开关在默认状态下处于断开状态，并当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发而由所述断开状态切换至闭合状态，以通过启动所述充电设备的过流保护或欠压保护而停止所述充电操作。
可选的，所述充电保护模块包括与所述电池的充电回路串联的第二充电保护开关；其中，所述第二充电保护开关在默认状态下处于闭合状态，并当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发而由所述闭合状态切换至断开状态，以切断所述充电设备向所述电池输出的充电电流，而停止所述充电操作。
本申请第三方面提供一种充电电池，所述充电电池配置有用于执行上述第一方面所述的充电保护方法的各所述步骤的电池管理系统。
由以上技术方案可见，本申请实施例提供的充电保护方法、系统及充电电池可在执行充电操作之前，确认充电设备的实际充电参数是否与预设充电参数相吻合，借以避免因充电设备不符合电池的充电标准，而导致充电异常的情形。因此，本申请尤其适用于二轮电动车和/或三轮电动车的电池充电操作，可有效降低二轮电动车和/或三轮电动车所存在的充电安全隐患。
再者，本申请实施例提供的充电保护方法、系统和充电电池还可在判断电池的充电操作出现异常时，启动电池的充电保护装置以强制停止充电设备对电池的充电操作，从而提高电池充电操作的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请第一实施例的充电保护方法的流程示意图。
图2示出了配置有电源管理系统(BMS)的充电电池的架构示意图。
图3为本申请第二实施例的充电保护方法的流程示意图。
图4为本申请第三实施例的充电保护系统的实施例架构图。
元件标号
S11～S13：步骤；
S301～S308：步骤；
400：充电保护系统；
410：设备分析模块；
420：状态监测模块；
430：充电保护模块。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例的具体实现。
第一实施例
本申请第一实施例提供一种充电保护方法，图1示出了本申请充电保护方法的流程示意图。其中，本申请实施例提供的充电保护方法适用于配置有电源管理系统(以下简称BMS)的充电电池，图2示出了适用于本申请充电保护方法的充电电池的架构示意图。
如图所示，本申请充电保护方法主要包括以下步骤：
步骤S11，获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当充电设备的实际充电参数满足预设充电参数时，允许充电设备对电池执行充电操作。
可选的，充电设备为充电机，但并不以此为限，任何可向电池执行充电操作的充电设备均可适用于本申请。
可选的，实际充电参数为充电设备的输出电压，并当判断充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合时，允许充电设备对电池执行充电操作。
步骤S12，实时获取电池的充电状态信息，并根据充电状态信息实时判断充电操作是否出现异常。
于本实施例中，在利用充电设备对电池执行充电操作的过程中，实时采集电池的充电状态信息，并当电池的充电状态信息满足预设充电停止条件时而充电操作并未停止时，判断充电操作出现了异常。
具体而言，在正常情况下，当电池的充电状态信息满足预设充电停止条件时，BMS可断开电池的充电开关(例如图2所示的充电MOS管)以切断外部充电电流，当充电开关无法断开或在充电开关断开后，电池的充电回路仍存在充电电流时，则可判断充电操作出现了异常。
可选的，预设充电停止条件包括但不限于充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
步骤S13，若判断所述充电操作出现异常时，启动所述电池的充电保护装置以停止所述充电操作。
可选的，充电保护装置包括与电池的充电回路并联的第一充电保护开关和/或与电池的充电回路串联的第二充电保护开关。
可选的，当判断电池的充电操作出现异常时，例如，当电池的充电开关失效时，充电保护装置即被自动触发以强制停止充电操作。
第二实施例
请配合参阅图3，其示出了本申请第二实施例的充电保护方法的操作流程。
如图所示，首先执行步骤S301，采集连接电池的充电设备的实际充电参数。
于本实施例中，可利用图2所示BMS模块中的“电压采集模块”以采集充电设备的输出电压。
于本实施例中，充电设备为充电机。
步骤S302，判断充电设备的实际充电参数是否与预设充电参数相匹配，若匹配，则进行步骤S303，若不匹配，则进行步骤S304。
于本实施例中，可判断充电机的输出电压是否与预设充电电压相吻合，若两者相吻合，则代表充电设备为标配充电设备，反之，则代表充电设备不是标配的充电设备，可能存在有充电安全隐患。
步骤S303，允许充电设备针对电池执行充电操作，并接着执行步骤S305。
步骤S304，禁止充电设备对电池执行充电操作，并结束本步骤流程。
步骤S305，在执行充电操作的过程中，实时获取电池的充电状态信息。
可选的，可利用图2的BMS以实时采集电池的充电状态信息。
可选的，电池的充电状态信息包括但不限于电池的电压信息、电流信息、温度信息、荷电状态信息(SOC)等。
步骤S306，实时判断电池的充电状态信息是否满足预设充电停止条件，若判断结果为电池的充电状态信息满足预设充电停止条件时，进行步骤S307，否则返回执行步骤S305。
可选的，预设充电停止条件包括但不限于充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
具体而言，在充电操作过程中，可根据实时采集的电池的电压信息、电流信息、温度信息或荷电状态信息等，判断是否存在充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温等充电安全问题。
步骤S307，判断充电操作是否停止，若判断结果为充电操作已停止时，则结束本步骤流程，若判断结果为充电操作未停止时，代表充电操作出现了异常，则继续进行步骤S308。
于本实施例中，当判断电池的充电状态信息满足预设充电停止条件时，正常情况下，BMS会断开电池的充电开关(例如图2所示的充电MOS管)以切断电池的外部充电电流，从而停止充电操作，若侦测到充电操作并未停止时(例如，在BMS断开电池的充电开关后，电池的充电回路仍存在充电电流时)，即判断充电操作出现了异常。
步骤S308，触发电池的充电保护装置以强制停止充电操作。
可选的，电池的充电保护装置包括与电池的充电回路并联的第一充电保护开关(例如图2所示的开关K)，其中，第一充电保护开关在默认状态下处于断开状态，并在判断电池的充电操作出现异常时，由断开状态切换至闭合状态，以令充电机停止输出充电电流。
于一实施例中，当闭合第一充电保护开关时，可以使得充电设备的瞬间电流满足预设过流保护阈值，借以触发充电设备启动过流保护而停止充电操作。
例如，假设正常情况下充电设备输出电压为Vout,恒流充电电流为Iout，当闭合开关K后，可令充电设备的瞬间电流值达到Vout/R,此瞬间电流值会触发充电设备启动过流保护，从而令充电设备停止电流输出，借以结束充电操作。
于另一实施例中，当闭合第一充电保护开关时，可以使得充电设备的充电电压满足预设欠压保护阈值，借以触发充电设备启动欠压保护而停止充电操作。
例如，假设正常情况下充电设备输出电压为Vout,恒流充电电流为Iout，当闭合开关K后，若充电设备及时地调节了充电电流，则电阻R两端的电压为Iout*R,此电压值会触发充电设备启动欠压保护，同样会令充电设备停止电流输出，借以结束充电操作。
可选的，电池的充电保护装置包括与电池的充电回路串联的第二充电保护开关(例如图2所示的常闭充电MOS)。
于本实施例中，第二充电保护开关(常闭充电MOS)在默认状态下处于闭合状态，并在判断电池的充电操作出现异常时，由闭合状态切换至断开状态，以通过切断充电设备向电池输出的充电电流而停止充电操作。
可选的，电池的充电保护装置也可同时包括与电池的充电回路并联的第一充电保护开关(例如图2所示的开关K)以及与电池的充电回路串联的第二充电保护开关(例如图2所示的常闭充电MOS)，并在判断电池的充电操作出现异常时，通过触发第一充电保护开关、第二充电保护开关中的任意一个或两个而停止充电操作。借此，本实施例通过提供双重充电保护机制，可以进一步提高充电安全。
综上所述，本申请实施例提供的充电保护方法，通过在利用充电设备对电池执行充电操作之前，预先识别充电设备是否为标配，借以避免由于充电设备的质量不合格而导致充电安全事故的产生。
再者，本申请实施例提供的充电保护方法还可在侦测到充电操作出现异常时(例如电池的充电开关时效时)，触发电池的充电保护装置以强制停止充电操作，从而进一步提高充电操作的安全性。
第三实施例
本申请第三实施例提供一种充电保护系统，图4示出了本申请充电保护系统的基本架构示意图。
本申请的充电保护系统适用于各种类型的充电电池，例如锂电池，但并不以此为限，以适用于其他类型的充电电池。
如图所示，本申请实施例的充电保护系统400主要包括设备分析模块410、状态检测模块420、充电保护模块430。
设备分析模块410用于获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当充电设备的实际充电参数满足所述预设充电参数时，允许充电设备对电池执行充电操作。
可选的，设备分析模块410用于获取充电设备的输出电压，分析充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合，并当分析输出电压与预设充电电压相吻合时，代表充电设备为标配充电设备，则允许充电设备对电池执行充电操作。
可选的，设备分析模块410还用于在当分析充电设备的输出电压与预设充电电压不吻合时，代表充电设备可能存在质量问题，则禁止充电设备对电池执行充电操作。
状态监测模块420用于实时获取电池的充电状态信息，并根据充电状态信息实时判断充电操作是否出现异常。
可选的，状态监测模块420用于当电池的充电状态信息满足预设充电停止条件且充电操作未停止时，判断充电操作出现异常。
于本实施例中，预设充电停止条件包括但不限于充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
例如，当状态监测模块420判断电池的充电状态信息满足预设充电停止条件时，正常情况下，BMS会断开电池的充电开关(例如图2所示的充电MOS管)以切断电池的外部充电电流，从而停止充电操作，在此情况下，若状态监测模块420仍检测出充电操作并未停止时(例如，在BMS断开电池的充电开关后，电池的充电回路仍存在充电电流时)，即判断充电操作出现了异常。
充电保护模块430用于在当状态监测模块420判断充电操作出现异常时被触发，以停止充电操作。
可选的，充电保护模块430包括与电池的充电回路并联的第一充电保护开(例如图2所示的开关K)。
具体而言，第一充电保护开关在默认状态下处于断开状态，并当状态监测模块420判断充电操作出现异常时被触发，而由断开状态切换至闭合状态，以通过启动充电设备的过流保护或欠压保护而停止充电操作。
例如，假设正常情况下充电设备输出电压为Vout,恒流充电电流为Iout，当闭合开关K后，可令充电设备的瞬间电流值达到Vout/R,此瞬间电流值会触发充电设备启动过流保护，从而令充电设备停止电流输出，借以结束充电操作。
又如，假设正常情况下充电设备输出电压为Vout,恒流充电电流为Iout，当闭合开关K后，若充电设备及时地调节了充电电流，则电阻R两端的电压为Iout*R,此电压值会触发充电设备启动欠压保护，同样会令充电设备停止电流输出，借以结束充电操作。
可选的，充电保护模块430包括与电池的充电回路串联的第二充电保护开关(例如图2所示的常闭充电MOS)。
具体而言，第二充电保护开关在默认状态下处于闭合状态，并当状态监测模块420判断充电操作出现异常时被触发而由闭合状态切换至断开状态，以切断充电设备向电池输出的充电电流，进而停止充电操作。
此外，在具体应用中，充电保护模块430可仅设置第一充电保护开关或第二充电保护开关中的一个，亦可同时设置上述两者，视依实际使用需求而定，本申请对此不作限制。
第四实施例
本申请第四实施例提供一种充电电池，所述充电电池中配置有用于执行图1至图3所示充电保护方法的各个步骤的电池管理系统。
综上所述，本申请实施例提供的充电保护方法、系统及充电电池可在执行充电操作之前，识别充电设备是否为标配充电设备，以避免由于充电设备的质量不符合预设要求而导致充电事故的发生。
再者，本申请实施例还通过设置充电保护装置，可在当侦测到电池的充电操作出现异常时(例如电池自身的充电开关失效时)，自动触发充电保护装置以停止充电操作，借此，本申请通过提供辅助充电保护机制，可以进一步提升充电操作的安全性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种充电保护方法，其特征在于，所述方法包括：
获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作；
实时获取所述电池的充电状态信息，并根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否出现异常；以及
若判断所述充电操作出现异常时，触发所述电池的充电保护装置的过流保护以停止所述充电操作；
所述充电保护装置包括与所述电池的充电回路并联的第一充电保护开关，且所述触发所述电池的充电保护装置的过流保护以停止所述充电操作包括：
闭合所述第一充电保护开关，以停止所述充电操作。
2.根据权利要求1所述的充电保护方法，其特征在于，所述获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足所述预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作包括：
获取所述充电设备的输出电压，分析所述充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合，当分析所述充电设备的输出电压与所述预设充电电压相吻合时，允许所述充电设备对电池执行充电操作。
3.根据权利要求2所述的充电保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
当分析所述充电设备的输出电压不满足所述预设充电电压时，禁止所述充电设备对电池执行充电操作。
4.根据权利要求1所述的充电保护方法，其特征在于，所述根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否异常包括：
当所述电池的所述充电状态信息满足预设充电停止条件且所述充电操作未停止时，判断所述充电操作出现异常；其中，
所述预设充电停止条件包括：充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
5.根据权利要求1所述的充电保护方法，其特征在于，所述充电保护装置包括与所述电池的充电回路串联的第二充电保护开关，且所述触发所述电池的充电保护装置以停止所充电操作包括：
断开所述第二充电保护开关以切断所述充电设备向所述电池输出的充电电流，而停止所述充电操作。
6.根据权利要求1所述的充电保护方法，其特征在于，所述闭合与所述充电回路并联的第一充电保护开关，以停止所述充电操作包括：
闭合所述第一充电保护开关，使得所述充电设备的瞬间电流满足预设过流保护阈值，借以触发所述充电设备启动过流保护而停止所述充电操作。
7.根据权利要求1所述的充电保护方法，其特征在于，所述闭合与所述充电回路并联的第一充电保护开关，以停止所述充电操作包括：
闭合所述第一充电保护开关，使得所述充电设备的充电电压满足预设欠压保护阈值，借以触发所述充电设备启动欠压保护而停止所述充电操作。
8.一种充电保护系统，其特征在于，包括：
设备分析模块，用于获取连接电池的充电设备的实际充电参数，并当所述充电设备的实际充电参数满足预设充电参数时，允许所述充电设备对电池执行充电操作；
状态监测模块，用于实时获取所述电池的充电状态信息，并根据所述充电状态信息实时判断所述充电操作是否出现异常；以及
充电保护模块，用于在当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发，以停止所述充电操作；
所述充电保护模块包括与所述电池的充电回路并联的第一充电保护开关；其中，所述第一充电保护开关在默认状态下处于断开状态，并当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发而由所述断开状态切换至闭合状态，以通过启动所述充电设备的过流保护而停止所述充电操作。
9.根据权利要求8所述的充电保护系统，其特征在于，所述设备分析模块包括获取所述充电设备的输出电压，分析所述充电设备的输出电压是否与预设充电电压相吻合，并当分析所述输出电压与所述预设充电电压相吻合时，允许所述充电设备对电池执行充电操作。
10.根据权利要求8所述的充电保护系统，其特征在于，所述状态监测模块包括当所述电池的所述充电状态信息满足预设充电停止条件且所述充电操作未停止时，判断所述充电操作出现异常；其中，所述预设充电停止条件包括：充电满电、充电过流、充电过压、充电过温、充电低温中的一种。
11.根据权利要求8或10中任一项所述的充电保护系统，其特征在于，所述充电保护模块包括与所述电池的充电回路串联的第二充电保护开关；其中，
所述第二充电保护开关在默认状态下处于闭合状态，并当所述状态监测模块判断所述充电操作出现异常时被触发而由所述闭合状态切换至断开状态，以切断所述充电设备向所述电池输出的充电电流，而停止所述充电操作。
12.一种充电电池，其特征在于，所述充电电池配置有用于执行根据权利要求1-7中任一项所述的充电保护方法的各步骤的电池管理系统。
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