CN204928285U - 并联电池组的控制装置及电动车 - Google Patents

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王玉龙
孙延先
任宁
潘健健
张海飞
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Abstract

本实用新型公开了一种并联电池组的控制装置及电动车,并联电池组的控制装置包括主电池组,n个辅助电池组,n≥1,n+1个分别与主电池组和各个辅助电池组电连接的采样电阻,n+1个分别与采样电阻电连接的分继电器,总继电器,电源锁,用于供电的电源管理模块,MCU,AD采样模块,继电器驱动模块,显示屏和报警器。本实用新型具有能够使两个以上的电池组自由并联使用,并检测多个需并联使用的电池组的电流和电压差,控制电池组并联使用或控制电池组停止工作并报警,保证电池组安全的特点。

Description

并联电池组的控制装置及电动车
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电动车电池技术领域,尤其是涉及一种能够检测多个需并联使用 的电池组的电流和电压差,保证电池组安全的并联电池组的控制装置。
背景技术
[0002] 目前,电动车已经在人们的生活中普遍应用,随着时代的发展,锂电池在电动自行 车上的运用也越来越广泛,但由于每款电动车对行驶速度和行驶里程都有不一样的要求, 导致对锂电池的工作电流和所需容量各不相同,如果采用目前的单个锂电池组进行并联使 用来满足不同车型对容量的需求,则会出现安全问题等,如多个锂电池组并联使用时,其中 有部分电池组存在损坏的情况下,其他良好的电池组仍能够正常使用,但是会出现单个锂 电池组因承担的电流过大而损坏电池组或出现危险。同时,采用目前的单个锂电池组进行 并联时,如果并联的电池组间存在较大电压差,则在并联的时刻,高电压的电池组会给低电 压的电池组充电,又因电池组的内阻只有ΜΩ级别,因此瞬间会产生巨大的电流,也会损坏 电池或发生危险。因此,针对不同车型锂电池厂家需专门定制开发,且开发周期较长。
[0003] 中国专利授权公告号:CN102934318B,授权公告日2015年3月4日,公开了一种 在通过检测和比较多个并联连接的二次电池包的状态进行异常检测的电池并联连接电路 的控制系统中,用于检测电流或温度的状态检测电路设置在该二次电池包中,并且控制电 路对状态检测电路检测到的电流进行比较或者对状态检测电路检测到的温度进行比较,根 据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小进行电流限制。控 制电路还根据由状态检测电路检测到的电流来计算电流比,并且通过比较由状态检测电 路检测到的温度来计算温度偏差,并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差确定的该 电流比的判断值来进行电流限制。这能够防止过充电和过放电,并且还能够精确判断包括 劣化和内部短路的异常。该发明的不足之处是,不具有对电池组的并联匹配、电流检测等功 能。
发明内容
[0004] 本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的单个电池组损坏造成危险,不具 有并联电池组的并联匹配、电流检测的不足,提供了一种能够检测多个需并联使用的电池 组的电流和电压差,保证电池组安全的并联电池组的控制装置。
[0005] 为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
[0006] 一种并联电池组的控制装置,包括主电池组,η个辅助电池组,η彡1,n+1个分别 与主电池组和各个辅助电池组电连接的采样电阻,n+1个分别与采样电阻电连接的分继电 器,总继电器,电源锁,用于供电的电源管理模块,MCU,AD采样模块,继电器驱动模块,显示 屏和报警器;所述各个电池组正极分别与电源锁和总继电器的一端电连接,各个电池组负 极与采样电阻一端电连接;所述电源锁的另一端与电源管理模块正极端电连接;所述每个 采样电阻的另一端分别与AD采样模块和分继电器电连接;所述每个分继电器的另一端分 别与电源管理模块,继电器驱动模块和负载电连接;所述总继电器的另一端分别与继电器 驱动模块和负载电连接;所述电源管理模块负极端与负载电连接;所述MCU分别与电源管 理模块、AD采样模块、继电器驱动模块、显示屏和报警器电连接。
[0007] 主电池组为电动车提供基本的电源供电;η个辅助电池组为要进行并联使用的 电池组;η+1个采样电阻为分别采集每个对应的电池组电流使用;η+1个分继电器为控制每 个对应的电池组的并联及输出;总继电器为控制整个电池组的开关;电源锁为控制电源使 用;AD采样模块为MCU采集每个电池组的电流及电压信息,并将信息发送给MCU处理;继电 器驱动模块为增加 MCU驱动继电器的能力;显示屏显示相关电池组信息及电池组的异常报 警信息;MCU为中央处理单元,MCU分别与电源管理模块、AD采样模块、继电器驱动模块、显 示屏好报警器电连接。MCU的功能包括:处理AD采样模块采集的电压和电流数据,进行电 池组能否并联的判定;控制分继电器和总继电器的闭合和断开;控制显示屏进行电池信息 显示和异常报警信息显示;控制报警器报警等。
[0008] 本实用新型能够使两个以上的电池组自由并联使用,并检测多个需并联使用的电 池组的电流和电压差,控制电池组并联使用或控制电池组停止工作并报警。
[0009] 因此,本实用新型具有能够使两个以上的电池组自由并联使用,当其中有一个或 多个电池组损坏时,则控制系统会停止整个并联后的电池组工作并发生报警提示,并检测 多个需并联使用的电池组的电流和电压差,超过允许范围时,则控制系统会提示报警,控制 电池组不能形成并联,保证电池组的安全的特点。
[0010] 作为优选,所述报警器包括发光二极管、扬声器、电阻Riu电阻R12和三极管Q,所 述MCU与电阻Rll -端电连接,电阻Rll另一端与三极管Q的基极电连接,三极管Q的发射 极接地,三极管Q的集电极分别与发光二极管的阴极和扬声器的负极电连接,发光二极管 的阳极与电阻R12 -端电连接,电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源管理模块的正极 输出端电连接。
[0011] 报警器由MCU控制,经过三极管电路放大电流,通过发光二极管和扬声器报警。
[0012] 作为优选,所述总继电器为常开继电器,与主电池组电连接的分继电器为常闭继 电器,与辅助电池组电连接的分继电器为常开继电器。
[0013] 作为优选,所述AD采样模块通过AD采样通道分别与采样电阻和分继电器电连接。
[0014] 每个AD采样通道对应一个采样电阻,为AD采样模块收集电池组的电流和电压信 息,并由AD采样模块将数据传送给MCU,以便进行下一步的处理工作。
[0015] 作为优选,显示屏为12864液晶屏。
[0016] 显示屏可显示并联后的电池组的电池电压,剩余电量,可使用户更精确的了解电 池状态。同时,显示屏还可以显示"电池组不匹配"等报警信息。
[0017] -种电动车,包括上述任何一项所述的并联电池组的控制装置。
[0018] 因此,本实用新型具有如下有益效果:能够使两个以上的电池组自由并联使用,并 检测多个需并联使用的电池组的电流和电压差,控制电池组并联使用或控制电池组停止工 作并报警,保证电池组的安全。
附图说明
[0019] 图1是本实用新型的一种电路图;
[0020] 图2是本实用新型的报警器的一种电路图。
[0021] 图中:主电池组1、辅助电池组2、第一个辅助电池组21、第二个辅助电池组22、第 三个辅助电池组23、采样电阻3、采样电阻31、采样电阻32、采样电阻33、采样电阻34、分继 电器4、分继电器41、分继电器42、分继电器43、分继电器44、总继电器5、电源锁6、电源管 理模块7、MCU 8、AD采样模块9、继电器驱动模块10、显示屏11、报警器12、负载13、发光二 极管14、扬声器15、AD采样通道16、AD采样通道161、AD采样通道162、AD采样通道163、 AD采样通道164。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。
[0023] 如图1的实施例是一种并联电池组的控制装置,包括主电池组1,3个辅助电池组 2,4个分别与主电池组和各个辅助电池组电连接的采样电阻3,4个分别与采样电阻电连接 的分继电器4,总继电器5,电源锁6,用于供电的电源管理模块7, MCU 8, AD米样模块9,继 电器驱动模块10,显示屏11和报警器12 ;所述各个电池组正极分别与电源锁和总继电器 的一端电连接,各个电池组负极与采样电阻一端电连接;所述电源锁的另一端与电源管理 模块正极端电连接;所述每个采样电阻的另一端分别与AD采样模块和分继电器电连接;所 述每个分继电器的另一端分别与电源管理模块,继电器驱动模块和负载13电连接;所述总 继电器的另一端分别与继电器驱动模块和负载电连接;所述电源管理模块负极端与负载电 连接;所述MCU分别与电源管理模块、AD采样模块、继电器驱动模块、显示屏和报警器电连 接;所述总继电器为常开继电器,与主电池组电连接的分继电器为常闭继电器,与辅助电池 组电连接的分继电器为常开继电器;所述AD采样模块通过AD采样通道16分别与采样电阻 和分继电器电连接;显示屏为12864液晶屏。
[0024] 主电池组为电动车提供基本的电源供电;3个辅助电池组为要进行并联使用的电 池组;4个采样电阻为分别采集每个对应的电池组电流使用;4个分继电器为控制每个对应 的电池组的并联及输出;总继电器为控制整个电池组的开关;电源锁为控制电源使用;AD 采样模块为MCU采集每个电池组的电流及电压信息,并将信息发送给MCU处理;继电器驱 动模块为增加 MCU驱动继电器的能力;显示屏显示相关电池组信息及电池组的异常报警信 息;MCU为中央处理单元,MCU分别与电源管理模块、AD采样模块、继电器驱动模块、显示屏 好报警器电连接。MCU的功能包括:处理AD采样模块采集的电压和电流数据,进行电池组 能否并联的判定;控制分继电器和总继电器的闭合和断开;控制显示屏进行电池信息显示 和异常报警信息显示;控制报警器报警等。
[0025] 4个AD采样通道,每个AD采样通道对应一个采样电阻,为AD采样模块收集电池组 的电流和电压信息,并由AD采样模块将数据传送给MCU,以便进行下一步的处理工作。
[0026] 显示屏可显示并联后的电池组的电池电压,剩余电量,可使用户更精确的了解电 池状态。同时,显示屏还可以显示"电池组不匹配"等报警信息。
[0027] 本实用新型能够使两个以上的电池组自由并联使用,并检测多个需并联使用的电 池组的电流和电压差,控制电池组并联使用或控制电池组停止工作并报警。
[0028] 因此,本实用新型具有能够使两个以上的电池组自由并联使用,当其中有一个或 多个电池组损坏时,则控制系统会停止整个并联后的电池组工作并发生报警提示,并检测 多个需并联使用的电池组的电流和电压差,超过允许范围时,则控制系统会提示报警,控制 电池组不能形成并联,保证电池组的安全的特点。
[0029] 如图2所示,一种并联电池组的控制装置的报警器的电路图,包括发光二极管14、 扬声器15、电阻Rll、电阻R12和三极管Q,所述MCU与电阻Rll -端电连接,电阻Rll另一 端与三极管Q的基极电连接,三极管Q的发射极接地,三极管Q的集电极分别与发光二极管 的阴极和扬声器的负极电连接,发光二极管的阳极与电阻R12 -端电连接,电阻R12另一 端分别与扬声器正极和电源管理模块的正极输出端电连接。
[0030] 报警器由MCU控制,经过三极管电路放大电流,通过发光二极管和扬声器报警。
[0031] 本实用新型的工作过程如下:
[0032] MCU中设置电压差阈彳
Figure CN204928285UD00061
温度传感器检测各个电池组的温度值,当温度上 升时,电池组内阻增大,MCU控制各个可变电阻器的阻值减小,使各个电池组的输出电压的 误差在±0.1 V之间;AD采样模块采集主电池组和第i个辅助电池组的电压,当电压差超过 电压差阈值.0丨时,MCU判定第i个辅助电池组与主电池组不匹配,MCU控制报警器报警,MCU 控制显示屏显示"电池组不匹配";当电压差不超过电压差阈值_时,MCU判定第i个辅助电 池组与主电池组相匹配,MCU控制第i个辅助电池组的分继电器和总继电器,以实现两个电 池组并联。
[0033] 一种电动车,包括上述任何一项所述的并联电池组的控制装置。
[0034] 应理解,本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外 应理解,在阅读了本实用新型讲授的内容之后,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 (6)

1. 一种并联电池组的控制装置,其特征是,包括主电池组(1),n个辅助电池组(2), n彡1,n+1个分别与主电池组和各个辅助电池组电连接的采样电阻(3),n+1个分别与采 样电阻电连接的分继电器(4),总继电器(5),电源锁(6),用于供电的电源管理模块(7), MCU(8),AD采样模块(9),继电器驱动模块(10),显示屏(11)和报警器(12);所述各个电池 组正极分别与电源锁和总继电器的一端电连接,各个电池组负极与采样电阻一端电连接; 所述电源锁的另一端与电源管理模块正极端电连接;所述每个采样电阻的另一端分别与 AD米样模块和分继电器电连接;所述每个分继电器的另一端分别与电源管理模块,继电器 驱动模块和负载(13)电连接;所述总继电器的另一端分别与继电器驱动模块和负载电连 接;所述电源管理模块负极端与负载电连接;所述MCU分别与电源管理模块、AD采样模块、 继电器驱动模块、显示屏和报警器电连接。
2. 根据权利要求1所述的并联电池组的控制装置,其特征是,所述报警器包括发光二 极管(14)、扬声器(15)、电阻R11、电阻R12和三极管Q,所述MCU与电阻Rll-端电连接, 电阻Rll另一端与三极管Q的基极电连接,三极管Q的发射极接地,三极管Q的集电极分别 与发光二极管的阴极和扬声器的负极电连接,发光二极管的阳极与电阻R12-端电连接, 电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源管理模块的正极输出端电连接。
3. 根据权利要求1所述的并联电池组的控制装置,其特征是,所述总继电器为常开继 电器,与主电池组电连接的分继电器为常闭继电器,与辅助电池组电连接的分继电器为常 开继电器。
4. 根据权利要求1所述的并联电池组的控制装置,其特征是,所述AD采样模块通过AD 采样通道(16)分别与采样电阻和分继电器电连接。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的并联电池组的控制装置,其特征是,显示屏为 12864液晶屏。
6. -种电动车,其特征是,包括权利要求1-5的任何一项所述的并联电池组的控制装 置。
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