CN202749851U - 电池监控及保护装置及其系统 - Google Patents

Abstract

一种电池监控及保护装置及其系统，该电池监控及保护装置与一个电池模块配合使用，电池监控及保护装置包含一个感测模块及一个电连接电池模块及感测模块的控制模块。感测模块包括一个感测电池模块的倾角及加速度变化的加速度感测单元、一个感测电池模块的温度与湿度变化的温湿度感测单元，及一个感测电池模块的气体变化的气体感测单元其中至少一个，控制模块根据其中至少一个感测单元的感测结果控制电池模块供电与否，以达到感测电池模块的温湿度、电压、电流、电池容量计算、短路检测、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等状态，并于发生异常时，即时切断电池模块的电力输出的功效。

Description

电池监控及保护装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及一种监控装置，特别是指一种电池监控及保护装置。

背景技术

随着科技产业快速发展，各项领域纷纷与电子科技技术进行应用整合，以进一步提升竞争的价值及优势。

以车用电子技术来说，车用电池是主要支持发光二极管(LED)、多媒体影音、全球定位系统(GPS)等相关辅助设备的电力来源，然而，现今车辆中的电池管理系统仅能感测电池的充放电状态(例如：过充或过放)，对于车辆发生强烈撞击、翻倒、落下、燃烧等意外，或是电池的电解槽出现漏液等情况时，并不能进行适当地监控与保护，使得当该些特殊情况发生时，电池会持续供电给车辆中的主系统电路，导致发生短路、火光甚至爆炸的危险。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可以感测电池的温湿度、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等状态的电池监控及保护装置。本实用新型的电池监控及保护装置，与一个电池模块配合使用；该电池监控及保护装置包含：一个感测模块，包括一个用以感测该电池模块的倾角及加速度变化的加速度感测单元、一个用以感测该电池模块的温度与湿度变化的温湿度感测单元，及一个用以感测该电池模块的气体变化的气体感测单元其中至少一个；及一个控制模块，电连接该电池模块及该感测模块，该控制模块根据该加速度感测单元、该温湿度感测单元及该气体感测单元其中至少一个的感测结果控制该电池模块供电与否。

这样，本电池监控及保护装置可感测电池模块的温湿度、电压、电流、电池容量计算、短路检测、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等各种状态，且于发生异常情况时，即时切断电池模块的电力输出，使得本电池监控及保护装置更趋向于安全、稳定、可靠。

较佳地，感测模块包括加速度感测单元、温湿度感测单元及气体感测单元三个感测单元，以有更多方面的感测内容，而控制模块是根据加速度感测单元、温湿度感测单元及气体感测单元的其中至少一个感测结果控制电池模块供电与否。

此外，电池监控及保护装置还包含一个电连接控制模块的警示模块，该警示模块可为蜂鸣器、车辆中的显示或灯光设备，或是警示信号收发器等，当控制模块控制电池模块停止供电时，会同步控制警示模块发出警示，以告知相关人员。

再者，电池监控及保护装置还包含一个电连接控制模块的储存模块，当控制模块控制电池模块停止供电前，会先将感测模块的感测结果储存于储存模块中，以便于事后的分析与维修。

本实用新型的另一目的是提供一种可以感测电池的温湿度、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等状态的电池监控及保护系统。

本实用新型的电池监控及保护系统，包含一个电池模块及上述的电池监控及保护装置。

较佳地，电池模块包括一个电池单元及一个电连接电池单元的切换单元，控制模块电连接切换单元，且根据加速度感测单元、温湿度感测单元及气体感测单元其中至少一个的感测结果控制切换单元于一个使电池单元放电的导通状态，及一个使电池单元无法放电的非导通状态之间切换，进而控制电池模块供电与否。

本实用新型的有益效果在于：可以借由感测电池模块的温湿度、电压、电流、电池容量计算、短路检测、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等状态，即时切断电池模块的电力输出，以维持电池监控及保护系统的安全。

附图说明

图1是说明本实用新型电池监控及保护系统的电路方块图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本实用新型并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本实用新型，各技术术语可以基于本实用新型的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

参阅图1，为本实用新型较佳实施例的电池监控及保护系统100，本电池监控及保护系统100是应用于一车辆中，其中包含一个电池模块10及一个电池监控及保护装置20，电池监控及保护装置20用以监控电池模块10的倾斜角度、有无发生浸水、漏液等现象，进而控制电池模块10的供电与否，以维持车辆的安全。

电池模块10包括一个用以储存电能的电池单元11，该电池单元11可为车辆的一个电池箱或任何储存元件，用以储存电能或释放电能至车辆的一个主系统电路200，例如：发动机、音响等。电池模块10还包括一个电连接电池单元11及主系统电路200之间的切换单元12，该切换单元12受控于电池监控及保护装置20而在一个使电池单元11与主系统电路200电连接的导通状态，以及一个使电池单元11与主系统电路200不电连接(即断路)的非导通状态之间切换。

电池监控及保护装置20包含一个控制模块21及一个电连接于控制模块21的感测模块22，在本实施例中，感测模块22包括一个加速度感测单元221、一个温湿度感测单元222、一个气体感测单元223及一个电流感测单元224。

控制模块21为一个微控制器(MCU)，其电连接于电池模块10的切换单元12，用以根据感测模块22的感测结果，控制切换单元12在导通状态及非导通状态之间切换。

加速度感测单元221为一个陀螺仪感测芯片(Chip)，其可以感测静态重力加速度、通过三轴(X、Y、Z轴)变化检测有无运动发生、可感测任意方向的振动以进行敲击检测、可感测车辆是否正在掉落以进行自由落体检测等，本实施例的加速度感测单元221可选择的感测范围达±16G，且电连接于控制模块21，用以感测电池模块10的倾角(相对于X、Y、Z轴)变化并对应产生一个倾斜角度与撞击力道变化并对应产生一个加速度信号，使得控制模块21根据该倾斜角度或该加速度信号切换切换单元12的状态，进而控制电池模块11供电与否。举例来说，若加速度感测单元221感测到电池模块10处于倾斜状态(例如：倾斜角度大于45度以上)，或者处于倾倒状态(例如：车辆翻滚)，亦或者车辆已掉落山谷、落海等落下状态或遭受撞击时，控制模块21会将切换单元12切换至非导通状态，以切断电池单元11的电力输出，以保护主系统电路200的安全。

温湿度感测单元222电连接于控制模块21，用以感测电池模块10的温度与湿度变化并对应产生一个温湿度信号，使得控制模块21根据该温湿度信号切换切换单元12的状态，进而控制电池模块11供电与否。换句话说，温湿度感测单元222可以感测电池模块10中是否有浸水、或是所摆放的位置是否过于潮湿等情况，以避免电池单元11的接点或金属接点(图未示)长期处于潮湿环境而导致发生金属氧化生锈腐蚀或漏电。若控制模块21判断电池模块10的温度或湿度出现异常，例如：湿度达90％或温度达85℃，则将切换单元12切换至非导通状态，以切断电池单元11的电力输出，以维持电池单元11的使用寿命。

气体感测单元223电连接于控制模块21，用以感测电池单元11的气体变化并对应产生一个气味信号，使得控制模块21根据该气味信号切换切换单元12的状态，进而控制电池模块11供电与否。在本实施例中，气体感测单元223感测电池模块10的气体变化主要是检测电池单元11本体是否有产生漏液，或是电池单元11内部是否有烧毁/燃烧产生焦臭味等，在本实施例中，在电解液漏出前，电池单元11中的气体会为LiPF6(六氟磷酸锂)，而在电解液漏出后，电池单元11中的气体会为HF(氢氟酸)及POF3(三氟一氧化磷)。因此，当控制模块21判断电池模块10的气体出现异常时，则将切换单元12切换至非导通状态，以切断电池单元11的电力输出。

电流感测单元224电连接于控制模块21，用以感测电池模块10的电压或电流变化并对应产生一个电力信号，使得控制模块21根据该电力信号切换切换单元12的状态，进而控制电池模块11供电与否，以对电池模块10做电压过低、电压过高、电流过载、短路检测等保护。若在电池模块10储能或释能的过程中发生电流过大或过充等情况，电流感测单元224会感测出电池模块10的电流异常，进而使控制模块21将切换单元12切换至非导通状态，以切断电池单元11的电力输出。

因此，通过感测模块22感测电池模块10的温湿度、电流充放电状态，或是感测是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等状态，并于发生异常情况时，即时切断电池模块10的电力输出，使其对外绝缘隔离避免发生短路产生火花发生危险。特别说明的是，本实施例的感测模块22是包括加速度感测单元221、温湿度感测单元222及气体感测单元223，以有更多方面的感测内容，当然，感测模块22也可以只包括加速度感测单元221、温湿度感测单元222及气体感测单元223其中至少一个，同样能达到本案维持车辆安全的功效，所以并不以本实施例为限。

此外，本电池监控及保护装置20还可包括一个电连接于控制模块21的储存模块23，该储存模块23可为一个存储器，当控制模块21判断发生异常情况时，可先将感测模块22的感测结果储存于储存模块23中，以便于事后的分析及维修。再者，本电池监控及保护装置20也可包括一个电连接于控制模块21的警示模块24，当异常情况发生时，控制模块21可同步控制警示模块24发出警示信号，本实施例的警示模块24可为蜂鸣器、车辆中的显示或灯光设备等，所对应的警示信号可为声音信号、光信号等，警示模块24还可以为一警示信号收发器，用以传送警示信号至一中继站或中央控制系统(图未示)，以告知相关人员。

因此，本电池监控及保护装置20可借由加速度感测单元221、温湿度感测单元222、气体感测单元223及电流感测单元224分别感测电池模块10的倾角及加速度变化、温度与湿度变化、气体变化及储能或释能时的电流变化，且控制模块21会判断加速度感测单元221、温湿度感测单元222、气体感测单元223及电流感测单元224其中之一个的感测结果是否达一个保护条件，若是，则控制切换单元12切换至非导通状态，以切断电池单元11的电力输出，并同时控制警示模块24发出警示，进而达到本实用新型的功效。

特别说明的是，由于感测电池模块10的倾角及加速度变化、温度与湿度变化、气体变化及储能或释能时的电流变化是分别由加速度感测单元221、温湿度感测单元222、气体感测单元223及电流感测单元224四个感测单元执行，因此，执行的先后顺序可以任意对调或是同步执行。此外，上述的保护条件是指这些感测单元的感测结果的安全临界值，例如：若车辆已倾斜45度角以上，则控制模块21即判定车辆处于倾斜状态，所以加速度感测单元221的感测的倾角若超过45度(即保护条件)，则控制模块21控制切换单元12切断电池单元11的电力输出，或是加速度感测单元221的感测的加速度若超过4G(即保护条件)，控制模块21即判定车辆遭受撞击，控制切换单元12切断电池单元11的电力输出。

综上所述，本电池监控及保护系统100借助电池监控及保护装置20中的感测模块22感测电池模块10的各种状态，例如：温湿度、电压、电流、电池容量计算、短路检测、是否处于强烈撞击、倾斜、翻倒、落下、浸水等，并于发生异常情况时，即时切断电池模块10的电力输出，使得本电池监控及保护系统100更趋向于安全、稳定、可靠，所以确实能达成本实用新型的目的。

应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种电池监控及保护装置，与一个电池模块配合使用；其特征在于，该电池监控及保护装置包含：

一个感测模块，包括一个用以感测该电池模块的倾角及加速度变化的加速度感测单元、一个用以感测该电池模块的温度与湿度变化的温湿度感测单元，及一个用以感测该电池模块的气体变化的气体感测单元其中至少一个；及

一个控制模块，电连接该电池模块及该感测模块，该控制模块根据该加速度感测单元、该温湿度感测单元及该气体感测单元其中至少一个的感测结果控制该电池模块供电与否。

2.如权利要求1所述的电池监控及保护装置，其特征在于：该感测模块包括该加速度感测单元、该温湿度感测单元及该气体感测单元，且该控制模块根据该加速度感测单元、该温湿度感测单元及该气体感测单元其中至少一个的感测结果控制该电池模块供电与否。

3.如权利要求1或2所述的电池监控及保护装置，其特征在于：该电池监控及保护装置还包含一个电连接该控制模块的警示模块，该控制模块控制该电池模块停止供电时，控制该警示模块发出警示。

4.如权利要求3所述的电池监控及保护装置，其特征在于：该电池监控及保护装置还包含一个电连接该控制模块的储存模块，该控制模块控制该电池模块停止供电前，将该感测模块的感测结果储存于该储存模块中。

5.如权利要求4所述的电池监控及保护装置，其特征在于：该感测模块还包含一个用以感测该电池模块储能或释能时的电流变化的电流感测单元，该控制模块根据该加速度感测单元、该温湿度感测单元、该气体感测单元及该电流感测单元的感测结果控制该电池模块供电与否。

6.如权利要求1所述的电池监控及保护装置，其特征在于：该加速度感测单元为一个陀螺仪感测芯片。

7.如权利要求1所述的电池监控及保护系统，其特征在于：该电池模块包括一个电池单元及一个电连接该电池单元的切换单元，该控制模块电连接该切换单元，且根据该加速度感测单元、该温湿度感测单元及该气体感测单元其中至少一个的感测结果控制该切换单元于一个使该电池单元放电的导通状态，及一个使该电池单元无法放电的非导通状态之间切换，进而控制该电池模块供电与否。

8.一种电池监控及保护系统；其特征在于包括：

一个电池模块；及

一个如权利要求1至7中任一项所述的电池监控及保护装置。

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