CN214112472U - 一种蓄电池管理装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蓄电池管理装置和系统，涉及汽车保护装置。所述蓄电池管理装置包括：电流采集模块，用于采集蓄电池的电流；电压采集模块，用于采集蓄电池的电压；控制模块，所述控制模块分别与所述电流采集模块和所述电压采集模块连接；所述控制模块用于根据所述蓄电池的电流和电压，确定车辆状态和蓄电池状态，并根据车辆状态和蓄电池状态发送对应执行指令至充电管理模块；其中，所述充电管理模块用于根据车辆状态和蓄电池状态调整所述蓄电池的充电电压和充电电流。本实用新型提供的蓄电池管理装置和系统能同时检测蓄电池输出电流和输出电压，能更精准地判断蓄电池状态，预防车辆系统异常，更有效地预防蓄电池亏电。

Description

一种蓄电池管理装置和系统

技术领域

本实用新型涉及汽车保护装置，特别涉及一种蓄电池管理装置和系统。

背景技术

车辆蓄电池亏电是一个比较常见的问题，比如现有技术的纯电动车的某些车型易发生蓄电池亏电，针对此问题现有技术开发了蓄电池智能充电功能。然而，目前具备智能充电功能的车辆也产生了蓄电池亏电问题，原因有：参与网络管理的某控制器出现异常引发多个控制器无法正常休眠，长期消耗蓄电池电量导致蓄电池亏电；因人为失误比如停车时忘记关掉大灯、空调、收音机等大功率电器(主要指钥匙启动的新能源汽车/汽油车/柴油车，由于此种情况下车辆未上高压或发动机未运行，动力电池或发动机无法给蓄电池充电，而其他大功率电器在消耗蓄电池电量)，也会导致蓄电池亏电。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种蓄电池管理装置和系统，以解决参与网络管理的某控制器出现异常引发多个控制器无法正常休眠，而导致蓄电池亏电的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种蓄电池管理装置，包括：

电流采集模块，用于采集蓄电池的电流；

电压采集模块，用于采集蓄电池的电压；

控制模块，所述控制模块分别与所述电流采集模块和所述电压采集模块连接；所述控制模块用于根据所述蓄电池的电流和电压，确定车辆状态和蓄电池状态，并根据车辆状态和蓄电池状态发送对应执行指令至充电管理模块；

其中，所述充电管理模块用于根据车辆状态和蓄电池状态调整所述蓄电池的充电电压和充电电流。

可选的，所述蓄电池管理装置还包括：

控制器局域网络模块，所述控制器局域网络模块与车辆进行局域网通讯交互，并将产生的通讯信号发送至所述控制模块。

可选的，所述电流采集模块包括：电流传感器，所述电流传感器与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电流。

可选的，所述电压采集模块包括：电压传感器，所述电压传感器与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电压。

可选的，所述控制模块包括：

预存储单元；所述预存储单元用于存储预设的充电电压阈值、充电电流阈值、静电电流阈值和车辆ON档位电流阈值；

判断单元，所述判断单元和所述预存储单元连接；所述判断单元用于将接收的信息与所述预存储单元相对应的信息比较，并将比较结果发送至处理单元；

处理单元，所述处理单元与所述判断单元连接；所述处理单元用于根据所述比较结果生成相对应的执行指令；

发送单元，所述发送单元与所述处理单元连接。

可选的，所述蓄电池管理装置还包括：

通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连接，所述通讯模块用于与手持型终端进行信息交互。

可选的，所述控制模块至少包括：

单片机控制单元和供所述单片机控制单元正常工作的多个硬件单元电路；

其中，所述硬件单元电路至少包括：时钟电路、供电电路、复位电路。

可选的，所述充电管理模块包括：

控制单元，所述控制单元用于根据蓄电池的电压低于第一预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒流充电模式，或者，所述控制单元用于根据蓄电池的电压大于第二预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒压充电模式。

本实用新型实施例还提供一种蓄电池管理系统，包括如上所述的蓄电池管理装置，还包括：与所述蓄电池管理装置连接的蓄电池；所述蓄电池用于为所述蓄电池管理系统提供电流和电压。

可选的，所述蓄电池管理系统还包括：

手持型终端，所述手持型终端用于与所述蓄电池管理装置的通讯模块进行信息交互；

整车控制器或与发动机管理系统，所述整车控制器或与发动机管理系统与所述蓄电池管理装置的控制器局域网络模块连接；

直流-直流转换器或发电机，所述直流-直流转换器或发电机与所述蓄电池管理装置的充电管理模块连接；

车上低压用电器件，所述车上低压用电器件与所述蓄电池连接；其中，所述车上低压用电器件的用电电压范围为9V-16V。

本实用新型的有益效果是：

上述方案中，本实用新型提供的蓄电池管理装置同时检测蓄电池输出电流和输出电压，能更精准地判断蓄电池状态，预防车辆系统异常(比如参与网络管理的控制器无法正常休眠等)导致的蓄电池亏电，更有效地预防蓄电池亏电。本实用新型的蓄电池管理装置通过同时监测车载蓄电池输出电流和输出电压，来判断车辆电器系统是否有异常情况，比如网络管理系统应当休眠时却没有休眠成功、非必要的大功率电器长时间工作导致蓄电池电量下降较快等异常情况，更有效地预防蓄电池亏电，延长蓄电池的使用时间。

附图说明

图1表示本实用新型实施例提供的蓄电池管理装置的结构示意图之一；

图2表示本实用新型实施例提供的蓄电池管理装置的结构示意图之二。

图3表示本实用新型实施例提供的蓄电池管理系统的结构示意图。

附图标记说明：

10-蓄电池管理装置；11-电流采集模块；111-电流传感器；12-电压采集模块；121-电压传感器；13-控制模块；14-充电管理模块；15-控制器局域网络模块；20-蓄电池；30-手持型终端；40-整车控制器或与发动机管理系统；50-直流-直流转换器或发电机；60-车上低压用电器件。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本实用新型的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

本实用新型针对参与网络管理的某控制器出现异常引发多个控制器无法正常休眠，而导致蓄电池亏电的问题，提供一种蓄电池管理装置和系统。

应当知道的是，所谓网络管理指的是：使网络中的控制器节点有序地睡眠和唤醒，在没有通信需求的时候睡眠，可以节约整车电池的电量。根据是否需要网络管理报文分为直接网络管理和间接网络管理。需要网络管理报文的为直接网络管理，不需要网络管理报文的为间接网络管理。汽车开放系统架构(AUTOSAR)网络管理属于直接网络管理。在网络唤醒状态下，当一个节点A需要保持网络唤醒时，节点A会周期性地发送网络管理帧。假如网络中有一个节点B准备好睡眠，节点B停止发送自己的网络管理帧。一旦节点B接收到其他节点的网络管理帧，节点B会推迟进入睡眠状态。如果连续一段时间都没有接收到任何网络管理帧，则网络上的所有节点进入睡眠状态。在网络睡眠状态下，当一个节点A需要网络通信时，节点A可以通过发送网络管理帧唤醒网络。

如图1和图2所示，本实用新型一可选实施例提供的蓄电池管理装置，包括：

电流采集模块11，用于采集蓄电池的电流；

电压采集模块12，用于采集蓄电池的电压；

控制模块13，所述控制模块13分别与所述电流采集模块11和所述电压采集模块12连接；所述控制模块13用于根据所述蓄电池的电流和电压，确定车辆状态和蓄电池状态，并根据车辆状态和蓄电池状态发送对应执行指令至充电管理模块14；

其中，所述充电管理模块14用于根据车辆状态和蓄电池状态调整所述蓄电池的充电电压和充电电流。

该实施例中，所述电流采集模块11用于采集蓄电池的电流，并对采集到的电流进行滤波处理，然后传输至所述控制模块13，同理，所述电压采集模块12用于蓄电池的电压，并对采集到的电压进行滤波处理，然后传输至所述控制模块13，本实用新型提供的蓄电池管理装置同时检测蓄电池输出电流和输出电压，能更精准地判断蓄电池状态，预防车辆系统异常。其中，所述控制模块13起到接收电流采集模块11和电压采集模块12的模拟信号并进行滤波计算、对充电管理模块14进行控制，所述充电管理模块14用于根据车辆状态和蓄电池状态调整所述蓄电池的充电电压和充电电流。

可选的，所述蓄电池管理装置还包括：

控制器局域网络模块(CAN模块)15，所述控制器局域网络模块15与车辆进行局域网通讯交互，并将产生的通讯信号发送至所述控制模块13。

该实施例中，CAN模块15负责所述蓄电池管理装置与车辆进行局域网通讯，即与具有局域网的器件进行通讯；所述CAN模块15包括但不限于控制器局域网通讯线缆、以太网通讯线缆、局域网(LAN)线缆等，可以有多种类型网络通讯功能，保证了所述蓄电池管理装置的多样性。

可选的，所述电流采集模块11包括：电流传感器111，所述电流传感器111与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电流。

需要说明的是，所述电流传感器111可以实时监测蓄电池的输出电流，可以保证蓄电池管理装置中采集电流的实时性。所述电流传感器11包括但不限于：电磁式电流互感器、电子式电流互感器等，其中，电子式电流互感器包括霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的变频功率传感器等。

可选的，所述电压采集模块12包括：电压传感器121，所述电压传感器121与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电压。

需要说明的是，所述电压传感器121可以实时监测蓄电池的输出电压，可以保证蓄电池管理装置中采集电压的实时性。所述电压传感器121优选为霍尔式电压传感器，能够隔离主电流回路与电子控制电路的电压检测元件，具备优越的电性能，包括但不限于磁平衡式电压传感器、磁调制式电压传感器、光电隔离式电压传感器、高阻隔离式电压传感器等。

进一步地，所述控制模块13包括：

预存储单元；所述预存储单元用于存储预设的充电电压阈值、充电电流阈值、静电电流阈值和车辆ON档位电流阈值；

需要说明的是，所述充电电压阈值指蓄电池需要进行充电的电压阈值，随着蓄电池不断放电，输出电压随之降低，当输出电压降到充电电压阈值以下时，需要对蓄电池进行充电；所述静置电流阈值：当车辆钥匙打到OFF档位，除了车辆的防盗系统和车内小灯外，整车所有器件均停止工作，所有控制器均处于休眠状态，此时蓄电池的输出电流值称为静置电流阈值；所述ON档位电流阈值：指电动汽车上电模式仅为低压电模式，且并未上高压电模式，或者汽油车/柴油车未启动发动机时的蓄电池输出电流值，此时所有车辆控制器均被唤醒；车辆是否上ON档：蓄电池管理装置通过所述CAN模块15获取车辆的相关器件的运行状态来判断车辆是否上ON档。车辆的相关器件的运行状态即为电动汽车的整车控制器(VehicleControl Unit，VCU)的运行状态，或者汽油车/柴油车的发动机管理系统(EngineMangement System，EMS)的运行状态。

判断单元，所述判断单元和所述预存储单元连接；所述判断单元用于将接收的信息与所述预存储单元相对应的信息比较，并将比较结果发送至处理单元；

处理单元，所述处理单元与所述判断单元连接；所述处理单元用于根据所述比较结果生成相对应的执行指令；

该实施例中，所述控制单元13的判断单元将接收的蓄电池的输出电压与所述充电电压阈值比较，确定蓄电池的输出电压小于充电电压阈值，且车辆未上ON档位时，并生成第一判断结果，所述处理单元根据所述第一判断结果生成相对应的第一执行指令；所述判断单元确定蓄电池的输出电压小于充电电压阈值，且车辆上ON档位，且未启动时，并生成第二判断结果，所述处理单元根据所述第二判断结果生成相对应的第二执行指令；所述判断单元确定蓄电池的输出电压小于充电电压阈值，且车辆上ON档位，且已启动时，并生成第三判断结果，所述处理单元根据所述第三判断结果生成相对应的第三执行指令。

需要说明的是，所述控制单元13的判断单元将接收的蓄电池的输出电压与所述充电电压阈值比较，确定蓄电池的输出电压大于充电电压阈值，且输出电流大于静置电流阈值时，若车辆未上ON档，并生成第四判断结果，所述处理单元根据所述第四判断结果生成相对应的第四执行指令；在第四执行指令完成后，所述判断单元重新确定输出电流依然大于静置电流阈值时，并生成第五判断结果，所述处理单元根据所述第五判断结果生成相对应的第五执行指令。

还需要说明的是，所述控制单元13的判断单元确定蓄电池的输出电压大于充电电压阈值且输出电流大于ON档位电流阈值时，若车辆已上ON档但未启动，并生成第六判断结果，所述处理单元根据所述第六判断结果生成相对应的第六执行指令。

发送单元，所述发送单元与所述处理单元连接。

该实施例中，所述发送单元将所述处理单元生成的相对应的执行指令发送至所述充电管理模块14，所述充电管理模块14根据所述相对应的执行指令控制相关的器件工作。

应当说明的是，上述的第一执行指令为控制唤醒VCU/EMS启动车辆给蓄电池进行充电；第二执行指令为通过CAN模块15发送充电请求给VCU/EMS，并启动车辆给蓄电池进行充电，并向用户发送低电量预警提示和充电状态信息；第三执行指令为给蓄电池进行充电，并向用户发送低电量预警提示和充电状态信息；所述第四执行指令为控制车辆重启下电；所述第五执行指令为给用户提示车辆异常预警提示；所述第六执行指令给用户发送选择是否下电请求，并根据反馈的请求信息执行相应的操作。

可选的，所述充电管理模块14包括：

控制单元，所述控制单元用于根据蓄电池的电压低于第一预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒流充电模式，或者，所述控制单元用于根据蓄电池的电压大于第二预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒压充电模式。

该实施例中，蓄电池管理装置通过所述充电管理模块14控制充电电压和充电电流，所述控制单元用于根据蓄电池的电压低于第一预设值时，即当蓄电池电压比较低时进行恒流充电，待蓄电池电压达到设定值后，即所述控制单元用于根据蓄电池的电压大于第二预设值时，对蓄电池进行恒压充电，避免蓄电池过充。本实用新型的蓄电池管理装置采用均充和浮充相结合的方法，在充电初期(蓄电池电压比较低时)采用均充(恒流充电)，待蓄电池电量补充到一定程度后，对蓄电池采用浮充(恒压充电)，避免蓄电池过充，从而延长蓄电池的使用寿命。

可选的，所述蓄电池管理装置还包括：

通讯模块16，所述通讯模块16与所述控制模块13连接，所述通讯模块16用于与手持型终端进行信息交互。

该实施例中，所述通讯模块16包括但不限于无线通讯传输、通用无线分组业务(GPRS)通讯传输等，可以将车辆的充电信息、预警信息实时反映至用户，增加了人机交互的体验感，提升了用户的体验；所述手持型终端包括但不限于：手机、平板电脑、智能手表等手持电子设备。

可选的，所述控制模块13至少包括：

单片机控制单元和供所述单片机控制单元正常工作的多个硬件单元电路；

其中，所述硬件单元电路至少包括：时钟电路、供电电路、复位电路。

需要说明的是，所述单片机控制单元接收电流采集模块11和电压采集模块12的模拟信号并进行滤波计算、对充电管理模块14进行控制、与CAN模块15和通讯模块16进行通讯；所述硬件单元电路用于设置于与多个模块通讯的各个电路，至少包括时钟电路、供电电路、复位电路，所述时钟电路用于控制时间顺序、所述供电电路用于供电需求，所述复位电路用于模块复位，当然还可以有用于唤醒车辆器件的唤醒电路、控制开关的控制电路等等，这里不对硬件单元电路进行限制。

综上所述，本实用新型提供的蓄电池管理装置同时检测蓄电池输出电流和输出电压，能更精准地判断蓄电池状态，预防车辆系统异常(比如参与网络管理的控制器无法正常休眠等)导致的蓄电池亏电，更有效地预防蓄电池亏电。本实用新型的蓄电池管理装置采用均充和浮充相结合的方法，在充电初期(蓄电池电压比较低时)采用均充(恒流充电)，待蓄电池电量补充到一定程度后，对蓄电池采用浮充(恒压充电)，避免蓄电池过充，从而延长蓄电池的使用寿命。

如图3所示，本实用新型一可选实施例还提供一种蓄电池管理系统，包括如上所述的蓄电池管理装置10，还包括：与所述蓄电池管理装置连接的蓄电池20；所述蓄电池20用于为所述蓄电池管理系统提供电流和电压。

可选的，所述蓄电池管理系统还包括：

手持型终端30，所述手持型终端30用于与所述蓄电池管理装置的通讯模块16进行信息交互；

整车控制器或与发动机管理系统40，所述整车控制器或与发动机管理系统40与所述蓄电池管理装置的控制器局域网络模块15连接；

直流-直流转换器(DC-DC转换器)或发电机50，所述直流-直流转换器或发电机50与所述蓄电池管理装置的充电管理模块14连接；

车上低压用电器件60，所述车上低压用电器件60与所述蓄电池20连接；其中，所述车上低压用电器件60的用电电压范围为9V-16V。

该实施例中，所述蓄电池管理装置通过通讯模块16与所述手持型终端30的应用程序(APP)进行信息交互，从而获取电量预警信息、充电状态预警信息，所述手持型终端30还可以进行设置预警等级，从而了解信息的重要程度；整车控制器或与发动机管理系统40，在电动汽车中为整车控制器，在汽油车/柴油车中为发动机管理系统；直流-直流转换器(DC-DC转换器)或发电机50，在电动汽车中为DC-DC转换器，用于将动力电池的高压转换成低压给蓄电池充电；在汽油车/柴油车中为发电机，发动机管理系统启动后通过发电机给蓄电池充电，发电机通过蓄电池管理装置10处理后给蓄电池充电；车上低压用电器件60为车辆上用电电压范围为9V-16V的用电器件，所述车上低压用电器件60与所述蓄电池20连接，所述蓄电池20用于为所述车上低压用电器件60提供电量。

综上所述，本实用新型提供的蓄电池管理装置和系统同时检测蓄电池输出电流和输出电压，能更精准地判断蓄电池状态，预防车辆系统异常(比如参与网络管理的控制器无法正常休眠等)导致的蓄电池亏电，更有效地预防蓄电池亏电；相比只检测车辆长期静置状态下蓄电池状态的充电装置，本实用新型提供的蓄电池管理装置和系统可以监测车辆长期静置状态、车辆锁车状态、车辆停车不锁车状态及车辆启动状态下的蓄电池状态，提高了蓄电池管理的深度。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蓄电池管理装置，其特征在于，包括：

电流采集模块(11)，用于采集蓄电池的电流；

电压采集模块(12)，用于采集蓄电池的电压；

控制模块(13)，所述控制模块(13)分别与所述电流采集模块(11)和所述电压采集模块(12)连接；所述控制模块(13)用于根据所述蓄电池的电流和电压，确定车辆状态和蓄电池状态，并根据车辆状态和蓄电池状态发送对应执行指令至充电管理模块(14)；

其中，所述充电管理模块(14)用于根据车辆状态和蓄电池状态调整所述蓄电池的充电电压和充电电流。

2.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述蓄电池管理装置还包括：

控制器局域网络模块(15)，所述控制器局域网络模块(15)与车辆进行局域网通讯交互，并将产生的通讯信号发送至所述控制模块(13)。

3.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述电流采集模块(11)包括：电流传感器(111)，所述电流传感器(111)与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电流。

4.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述电压采集模块(12)包括：电压传感器(121)，所述电压传感器(121)与蓄电池的正负极连接，用于获取所述蓄电池的输出电压。

5.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述控制模块(13)包括：

预存储单元；所述预存储单元用于存储预设的充电电压阈值、充电电流阈值、静电电流阈值和车辆ON档位电流阈值；

判断单元，所述判断单元和所述预存储单元连接；所述判断单元用于将接收的信息与所述预存储单元相对应的信息比较，并将比较结果发送至处理单元；

处理单元，所述处理单元与所述判断单元连接；所述处理单元用于根据所述比较结果生成相对应的执行指令；

发送单元，所述发送单元与所述处理单元连接。

6.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述蓄电池管理装置还包括：

通讯模块(16)，所述通讯模块(16)与所述控制模块(13)连接，所述通讯模块(16)用于与手持型终端进行信息交互。

7.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述控制模块(13)至少包括：

单片机控制单元和供所述单片机控制单元正常工作的多个硬件单元电路；

其中，所述硬件单元电路至少包括：时钟电路、供电电路、复位电路。

8.根据权利要求1所述的蓄电池管理装置，其特征在于，所述充电管理模块(14)包括：

控制单元，所述控制单元用于根据蓄电池的电压低于第一预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒流充电模式，或者，所述控制单元用于根据蓄电池的电压大于第二预设值时，控制所述蓄电池的充电方式为采用恒压充电模式。

9.一种蓄电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的蓄电池管理装置，还包括：与所述蓄电池管理装置连接的蓄电池(20)；所述蓄电池用于为所述蓄电池管理系统提供电流和电压。

10.根据权利要求9所述的蓄电池管理系统，其特征在于，所述蓄电池管理系统还包括：

手持型终端(30)，所述手持型终端(30)用于与所述蓄电池管理装置的通讯模块(16)进行信息交互；

整车控制器或与发动机管理系统(40)，所述整车控制器或与发动机管理系统(40)与所述蓄电池管理装置的控制器局域网络模块(15)连接；

直流-直流转换器或发电机(50)，所述直流-直流转换器或发电机(50)与所述蓄电池管理装置的充电管理模块(14)连接；

车上低压用电器件(60)，所述车上低压用电器件(60)与所述蓄电池(20)连接；其中，所述车上低压用电器件(60)的用电电压范围为9V-16V。

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