CN208827633U - 电池管理系统 - Google Patents

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刘航
刘卫强
钟金龙
罗勇
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种电池管理系统,该系统包括:电池、监控模块以及外部接口,监控模块与电池电连接,外部接口包括第一极性端和第二极性端,第一极性端与电池的一端电连接,第二极性端通过监控模块电连接至电池的另一端;监控模块包括通讯端、电压采样端和通断开关,通讯端用于与充电设备进行通讯,并用于传递充电请求以及确认信号;电压采样端与第二极性端电连接,用于采集第二极性端的电压信号;通断开关的一端与电池的一端电连接、另一端与第二极性端电连接,用于控制外部接口与电池的连接状态。采用本实用新型,可兼容快充充电模式与盲充充电模式,避免电池出现过充或过放的状态。

Description

电池管理系统
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域,尤其涉及一种电池管理系统。
背景技术
随着电动车的迅速发展,人们越来越关注电动车,对电动车性能的要求也越来越高。其中,如何对电动车的电池进行安全、便捷地充电是用户重点关注的问题。
电动车常用的电池有锂电池、铅酸电池等。采用锂电池的电动车,一般通过专用的充电机或充电桩进行充电,不能实现盲充充电,应用环境有限,影响了充电的便利性。采用铅酸电池的电动车,电池容量较低、续航时间短,一般通过盲充充电,充电速度较慢,并且没有电池管理系统对充电过程进行监控,容易出现过充,存在安全隐患。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池管理系统,可以兼容快充充电模式与盲充充电模式,并且能够避免电池出现过充或过放的状态。
一种电池管理系统,包括:电池、监控模块以及外部接口,所述监控模块与所述电池电连接,所述外部接口包括第一极性端和第二极性端,所述第一极性端与所述电池的一端电连接,所述第二极性端通过所述监控模块电连接至所述电池的另一端,所述外部接口与外部设备连接后由所述监控模块控制所述电池进行充电和/或放电;
所述监控模块包括通讯端、电压采样端和通断开关,所述通讯端用于与外部设备进行通讯,并用于传递充电请求以及确认信号;所述电压采样端与所述第二极性端电连接,用于采集所述第二极性端的电压信号;所述通断开关的一端与所述电池的一端电连接、另一端与所述第二极性端电连接,用于控制所述外部接口与电池的连接状态。
可选的,在其中一个实施例中,所述监控模块还包括电压监测单元和温度监测单元,所述电压监测单元、温度监测单元分别与所述电池电连接,分别用于监测所述电池的电压值和温度值。
可选的,在其中一个实施例中,所述电池包括多个单体电池串联的电池组,所述电压监测单元与所述电池组中的每一个单体电池分别电连接,所述电压监测单元用于检测每个单体电池的电压值以及每个单体电压之间的电压差值。
可选的,在其中一个实施例中,所述电池包括磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池中的一种或一种以上。
可选的,在其中一个实施例中,所述通讯端包括CAN总线。
可选的,在其中一个实施例中,所述外部接口包括快充接口、慢充接口和/或放电接口,所述快充接口、慢充接口和放电接口具有所述第一极性端和第二极性端,并通过所述第一极性端和第二极性端与外部设备连接。
可选的,在其中一个实施例中,所述通断开关包括充电开关和放电开关,所述充电开关与所述快充接口、慢充接口的第二极性端电连接,所述放电开关与所述放电接口的第二极性端电连接。
可选的,在其中一个实施例中,所述通断开关包括MOS管、三极管、低压差线性稳压器中的一种或一种以上。
可选的,在其中一个实施例中,还包括放电控制端,所述放电控制端与监控模块电连接,用于向所述监控模块发送放电信号以控制所述监控模块闭合所述放电开关。
可选的,在其中一个实施例中,所述监控模块还包括指示单元,所述指示单元用于指示电池的充电状态,所述指示单元包括指示灯、显示屏、扬声器中的一种或一种以上。
实施本实用新型实施例,将具有如下有益效果:
上述充电管理系统,通过设置监控模块与电池电连接,监控模块包括通讯端、电压采样端和通断开关,通讯端用于与充电设备进行通讯,并用于传递充电请求以及确认信号,电压采样端与第二极性端电连接,用于采集所述第二极性端的电压信号,通断开关的一端与电池的一端电连接、另一端与第二极性端电连接,用于控制外部接口与电池的连接状态;并通过设置包括第一极性端和第二极性端的外部接口,第一极性端与电池的一端电连接,第二极性端通过监控模块电连接至电池的另一端。使得该电池管理系统可以兼容快充充电模式与盲充充电模式,满足了用户在不同场景下的充电需求,并且该电池管理系统可以实时监控电池的状态,避免电池出现过充或过放的状态。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中:
图1为一个实施例中电池管理系统的结构框图;
图2为一个实施例中电池管理系统的电路原理图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本申请。
以下提供一种电池管理系统,可以兼容快充充电模式与盲充充电模式,并且能够避免电池出现过充或过放的状态,其中盲充充电模式指的是电池管理系统与充电设备只进行电源传输,不进行通讯传输。该电池管理系统可以应用于低速电动车的电池中,该电池可以是磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池等,可以理解的是,还可以是其他具有充放电功能的电池,本实施例对此不进行限定。如图1所示,该电池管理系统包括电池110、监控模块120和外部接口130,监控模块120与电池110电连接。外部接口130包括第一极性端134和第二极性端132,第一极性端134与电池110的一端电连接,第二极性端132通过监控模块120电连接至电池110的另一端,外部接口130与外部设备连接后由监控模块120控制电池110进行充电和/或放电。
其中,外部设备包括但不限于充电设备和放电设备,例如充电桩、充电器、车载充电器、车用电器等。外部接口130可以理解为与外部设备连接的接口,例如连接充电枪的充电接口、连接用电设备的放电接口等。第一极性端134为正极端,第二极性端132为负极端,与之对应的,与第一极性端134连接的电池110的一端为电源正极,与第二极性端132连接的电池110的一端为电源负极。可以理解的是,在其他实施例中,第一极性端134还可以为负极端,第二极性端132还可以为正极端,同理,电池110的极性也可以与之对应进行调整。
监控模块120包括通讯端122、电压采样端126和通断开关124,通讯端122用于与外部的充电设备进行通讯,并用于传递电池管理系统向充电设备发送的充电请求、以及充电设备向电池管理系统发送的确认信号,以使得电池管理系统在收到该确认信号后开始对电池110进行快充充电。电压采样端126与第二极性端132电连接,用于采集第二极性端132的电压信号,当外部接口130接入充电电源后,例如插入了充电枪后,第二极性端132有电流通过,可以通过电压采样端126采集第二极性端132的电压信号,以判断外部接口130是否有充电电源接入。通断开关124的一端与电池110的一端电连接、另一端与第二极性端132电连接,用于控制外部接口130与电池110的连接状态,具体的,当通断开关124闭合时,外部接口130与电池110处于连接状态,可以对电池110进行充电或放电;当通断开关124断开时,外部接口130与电池110处于断开状态,无法对电池110进行充电或放电。
本实施例提供的电池管理系统,使得该电池管理系统可以兼容快充充电模式与盲充充电模式,满足了用户在不同场景下的充电需求,并且该电池管理系统可以实时监控电池的状态,避免电池出现过充或过放的状态。
在一个实施例中,所述监控模块还包括电压监测单元和温度监测单元,所述电压监测单元、温度监测单元分别与所述电池电连接,分别用于监测所述电池的电压值和温度值。具体的,电池包括多个单体电池串联的电池组,电压监测单元可以连接至每个单体电池,对每个单体电池的电压值进行监测,当检测到单体电池的电压值达到预设电压值时(例如对于磷酸铁锂电池,可以设置报警值为3.65V),监控模块控制通断开关断开连接,此时充电停止,以防止电池过度充电。同理,温度监测单元也可以连接至每个单体电池,对每个单体电池的温度值进行监测,当检测到单体电池的温度值达到预设温度值时,监控模块控制通断开关断开连接,此时充电停止,以防止电池过温。
本实施例提供的电池管理系统,达到了保护电池的效果,可以防止电池出现内压升高、电池变形、漏液等情况,延长电池的使用寿命。
在一个实施例中,当充电设备接入电池管理系统的外部接口时,例如充电枪插入快充充电座中,电池管理系统通过通讯端与充电设备进行通讯,例如电池管理系统通过通讯端向充电桩发送充电请求,充电桩收到该充电请求后会向电池管理系统发送确认信号,电池管理系统在收到确认信号后进行自检,自检正常后向充电桩发送充电信号,充电桩接收该充电信号后开始充电。其中,电池管理系统在接收充电设备发送的确认信号后会进行自检过程,该自检过程可以理解为电池管理系统对电池状态的检测过程。具体的,电池包括多个单体电池串联的电池组,电压监测单元与所述电池组中的每一个单体电池分别电连接,通过电压监测单元可以检测每个单体电池的电压值以及每个单体电压之间的电压差值。
举例来说,当电池管理系统检测到每个单体电池的电压值和每个单体电压之间的电压差值处于预设范围内、并且电池没有出现短路的情况下时,确定电池当前为正常状态,如磷酸铁锂单体电池的电压值范围为2.5V-3.65V,单体电池的压差范围小于等于300mV时,确认电池处于正常状态。
本实施例提供的电池管理系统,可以在对电池充电的过程中对电池的状态进行自检,防止电池处于异常状态下对电池进行充电,避免了电池充电故障的发生。
如图2所示,为一个实施例中电池管理系统的电路原理图。如图2所示,可选的,通讯端包括CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线,该CAN总线采用CAN通信协议。
可选的,外部接口可以是快充接口、慢充接口和放电接口等,快充接口用于接入快充充电设备输入的电源,例如充电桩,慢充接口用于接入盲充设备输入的电源,例如家用电源,放电接口用于将电池中的电源输出给外部设备供电,例如48V、60V、72V等电压平台的低速电动车。
可选的,通断开关包括充电开关和放电开关。所述充电开关与所述快充接口、慢充接口电连接,充电开关用于控制电池开启充电或停止充电。所述放电开关与所述放电接口电连接,放电开关用于控制电池开启放电或停止放电。
具体的,当采用慢充充电时,充电器通过外部接口接入电池管理系统,此时充电器只输入正负极电源,电池管理系统通过电压采样端检测到有电压输入后,对电池的状态进行自检,当自检正常后闭合充电开关,开始为电池充电,当通过电压监测单元监测到单体电池的电压值到达预设电压值时,控制充电开关断开,完成对电池的充电过程。
进一步的,当采用快充充电时,充电设备通过外部接口接入电池管理系统,例如充电桩上的充电枪插入快充充电座,此时电源管理系统通过CAN总线与充电桩进行信号传递,当接收到充电桩的确认信号后开始自检过程,自检正常后闭合充电开关开始对电池充电,当通过电压监测单元监测到单体电池的电压值到达预设电压值时,控制充电开关断开,完成对电池的充电过程。
需要说明的是,为了进一步保护电池的使用寿命,当电池电量充满时,电池管理系统通过电压采样端判断充电器的输入电源是否切断,如拔掉充电插头,确定电池的电压值低于第二电压值(第二电压值低于预设电压值)、且通过电压采样端检测到充电器的输入电源再次接入(如再次插入充电插头)时,闭合充电开关对电池再次充电。可以避免电池因过充而发生安全事故。
在一个具体的实施例中,通断开关可以是MOS管、三极管、低压差线性稳压器等,可以理解的是,通断开关还可以是其他具有通断功能的器件,本实施例对此不进行限定。
在一个实施例中,该电池管理系统还包括放电控制端,所述放电控制端与监控模块电连接,用于向所述监控模块发送放电信号以控制所述监控模块闭合所述放电开关。具体的,该放电控制端可以由按键开关控制,当按键开关被按下时,电池管理系统控制放电开关闭合,电池可以通过放电接口进行放电。
在一个实施例中,所述监控模块还包括指示单元,所述指示单元用于指示电池的充电状态,所述指示单元包括指示灯、显示屏、扬声器中的一种或一种以上。例如,当监测到电池电量充满时,电池管理系统控制指示灯量绿灯,指示电池电量已充满。可以理解的是,在其他实施例中,还可以通过显示屏展示电池的充电信息、或通过扬声器播放提示语音等,本实施例对此不进行限定。
上述充电管理系统,通过设置监控模块与电池电连接,监控模块包括通讯端、电压采样端和通断开关,通讯端用于与充电设备进行通讯,并用于传递充电请求以及确认信号,电压采样端与第二极性端电连接,用于采集所述第二极性端的电压信号,通断开关的一端与电池的一端电连接、另一端与第二极性端电连接,用于控制外部接口与电池的连接状态;并通过设置包括第一极性端和第二极性端的外部接口,第一极性端与电池的一端电连接,第二极性端通过监控模块电连接至电池的另一端。使得该电池管理系统可以兼容快充充电模式与盲充充电模式,满足了用户在不同场景下的充电需求,并且该电池管理系统可以实时监控电池的状态,避免电池出现过充或过放的状态。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池管理系统,其特征在于,包括:电池、监控模块以及外部接口,所述监控模块与所述电池电连接,所述外部接口包括第一极性端和第二极性端,所述第一极性端与所述电池的一端电连接,所述第二极性端通过所述监控模块电连接至所述电池的另一端,所述外部接口与外部设备连接后由所述监控模块控制所述电池进行充电和/或放电;
所述监控模块包括通讯端、电压采样端和通断开关,所述通讯端用于与外部设备进行通讯,并用于传递充电请求以及确认信号;所述电压采样端与所述第二极性端电连接,用于采集所述第二极性端的电压信号;所述通断开关的一端与所述电池的一端电连接、另一端与所述第二极性端电连接,用于控制所述外部接口与电池的连接状态。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述监控模块还包括电压监测单元和温度监测单元,所述电压监测单元、温度监测单元分别与所述电池电连接,分别用于监测所述电池的电压值和温度值。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述电池包括多个单体电池串联的电池组,所述电压监测单元与所述电池组中的每一个单体电池分别电连接,所述电压监测单元用于检测每个单体电池的电压值以及每个单体电压之间的电压差值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统,其特征在于,所述电池包括磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述通讯端包括CAN总线。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述外部接口包括快充接口、慢充接口和/或放电接口,所述快充接口、慢充接口和放电接口具有所述第一极性端和第二极性端,并通过所述第一极性端和第二极性端与外部设备连接。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述通断开关包括充电开关和放电开关,所述充电开关与所述快充接口、慢充接口的第二极性端电连接,所述放电开关与所述放电接口的第二极性端电连接。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述通断开关包括MOS管、三极管、低压差线性稳压器中的一种或一种以上。
9.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,还包括放电控制端,所述放电控制端与监控模块电连接,用于向所述监控模块发送放电信号以控制所述监控模块闭合所述放电开关。
10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述监控模块还包括指示单元,所述指示单元用于指示电池的充电状态,所述指示单元包括指示灯、显示屏、扬声器中的一种或一种以上。
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