CN216598986U - 一种汽车蓄电池保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种汽车蓄电池保护装置，通过在汽车蓄电池保护装置中设置电流检测模块、电压检测模块、第一温度检测模块，可以实时检测车内蓄电池的电流、电压、温度，并将采集的电信号上传到汽车蓄电池保护装置中设置的控制电路，使得汽车蓄电池保护装置能够根据车内蓄电池的实时状态给车内蓄电池进行补给，以减少日常用车中对车内蓄电池的损耗。且汽车蓄电池保护装置内设置有大容量的储能设备，操作方便，续航能力强。

Description

一种汽车蓄电池保护装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其是涉及一种汽车蓄电池保护装置。

背景技术

汽车作为一种常用的交通工具，其内部汽车电源系统的作用是向汽车中所有用电设备提供低压直流电源，使汽车各部分能正常工作。在发动机正常工作时，发电机向用电设备供电和向蓄电池充电；启动时，蓄电池向启动机供电。由于蓄电池的电量有限和当前车内耗电设备增加，对电池的保养变得更加的频繁。车内蓄电池使用寿命由于保养不及时或者使用不善都会大大减少其使用的寿命。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种在不限制使用大电流输入和输出的情况下，能够保护汽车蓄电池的汽车蓄电池保护装置。

本实用新型提出了一种汽车蓄电池保护装置，包括储能模块、电流检测模块、电压检测模块、第一温度检测模块和控制模块；所述电流检测模块一端与车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的输出电流；所述电压检测模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的第一输出电压；所述第一温度检测模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的温度；所述储能模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据所述输出电流、所述第一输出电压或所述温度控制所述储能模块充放电，以均衡所述车内蓄电池的供电负担。

作为优选的是，所述第一温度检测模块包括第一电阻、第二电阻以及滤波电容；所述第一电阻为热敏电阻，设置于所述车内蓄电池的表面；所述第一电阻接地端与电源地相连，所述第一电阻另一端与所述第二电阻一端连接，所述第二电阻另一端与直流电源相连，所述滤波电容与所述第一电阻并联。

作为优选的是，所述装置还包括直流充放电模块，所述直流充放电模块一端的正极、负极分别与所述车内蓄电池正极、负极连接，所述直流充放电模块的另一端与所述储能模块和所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下控制所述储能模块充放电。

作为优选的是，所述直流充放电模块包括DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述储能模块连接，用于将所述储能模块的第二输出电压转换后输出给所述车内蓄电池。

作为优选的是，所述直流充放电模块还包括装置电压检测模块，所述装置电压检测模块一端与所述储能模块连接，另一端与所述控制模块连接；用于检测所述储能模块的第二输出电压；所述直流充放电模块还用于在所述第二输出电压低于预设输出电压时，为所述储能模块充电。

作为优选的是，所述装置还包括交流充放电模块，所述交流充放电模块一端与交流负载或交流电源连接，另一端与所述储能模块连接；用于在连接所述交流负载的情况下，为所述交流负载供电,或，在连接所述交流电源的情况下，为所述储能模块充电。

作为优选的是，所述交流充放电模块包括AC/DC转换电路，用于在连接交流负载的情况下，将所述储能模块的直流电转换为交流电后输出给所述交流负载，或，在连接交流电源的情况下，将所述交流电源的交流电转换为直流电后为所述储能模块充电。

作为优选的是，所述电流检测模块包括电流传感器，所述电流传感器输入端与所述车内蓄电池连接，所述电流传感器输出端与所述控制模块连接。

作为优选的是，所述装置还包括第二温度检测模块，所述第二温度检测模块一端与所述储能模块连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述储能模块温度。

作为优选的是，所述装置还包括预警模块，所述预警模块与控制模块连接，用于发出预警信息。

本实用新型提出一种汽车蓄电池保护装置，包括储能模块、电流检测模块、电压检测模块、第一温度检测模块、控制模块；所述电流检测模块、所述电压检测模块、所述第一温度检测模块、所述交直流充放电模块分别和控制模块连接，分别用于实时检测车内蓄电池的电流、电压、温度，并将采集的电信号上传到所述控制模块。通过在汽车蓄电池保护装置中设置电流检测模块、电压检测模块、第一温度检测模块，可以实时检测车内蓄电池的电流、电压、温度，并将采集的电信号上传到汽车蓄电池保护装置中设置的控制模块，使得汽车蓄电池保护装置能够根据车内蓄电池的实时状态给车内蓄电池进行补给，以减少日常用车中对车内蓄电池的损耗。且汽车蓄电池保护装置内设置有大容量的储能设备，操作方便，续航能力强。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为一个实施例中一种汽车电源系统的结构示意图；

图2为一个实施例中一种汽车蓄电池保护装置的结构示意图；

图3为一个实施例中一种电压采集电路的电路示意图；

图4为一个实施例中一种温度采集电路的电路示意图；

图5为一个实施例中一种汽车电源系统的结构示意图；

图6为一个实施例中一种汽车电源系统的结构示意图；

图7为一个实施例中一种汽车电源系统的结构示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1至3及实施例，对本实用新型所述的一种汽车蓄电池保护装置进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例中所述的汽车蓄电池保护装置，适用于一种汽车电源系统，如图 1所示，包括车内蓄电池110、发电机111以及汽车用电设备112。汽车电源系统的作用是向汽车中所有用电设备提供低压直流电源使汽车各部分能正常工作，通常汽油车为12V，柴油车为24V。在发动机正常工作时，发电机111向汽车用电设备112供电并向车内蓄电池110充电。由于车内蓄电池110的电量有限和当前车内耗电设备增加，对电池的保养就显得尤为重要。

本实施例中所述的汽车蓄电池保护装置，如图2所示，包括储能模块201、电流检测模块202、电压检测模块203、第一温度检测模块204和控制模块205；所述电流检测模块202一端与车内蓄电池110连接，另一端与所述控制模块205 连接，用于检测所述车内蓄电池110的输出电流；所述电压检测模块203一端与所述车内蓄电池110连接，另一端与所述控制模块205连接，用于检测所述车内蓄电池110的第一输出电压；所述第一温度检测模块204一端与所述车内蓄电池110连接，另一端与所述控制模块205连接，用于检测所述车内蓄电池110的温度；所述储能模块201一端与所述车内蓄电池110连接，另一端与所述控制模块205连接，所述控制模块205用于根据所述输出电流、所述第一输出电压或所述温度控制所述储能模块201充放电，以均衡所述车内蓄电池110 的供电负担。

在具体的实施例中，所述储能模块201包括一大容量的蓄电池，可以理解的，在实际应用中，蓄电池可以采用镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸电池等或其它类型的蓄电池。

在具体的实施例中，如图3所示，电压检测模块203包括放大器U、电阻R₁、电阻R₂、电容C₀，放大器U的正向输入端3分别与电容C₀的一端、电阻R₀的一端、电阻R₁的一端相连；电阻R₀另一端与所述车内蓄电池110相连；电阻R₁另一端、电容C₀另一端与电源地相连。放大器U的反向输入端2与放大器U的输出端1和控制模块205相连。其中，放大器的型号可以为OPA317IDBVT。

在具体的实施例中，控制模块205可以是型号为ATMEGA128的单片机。

在具体的实施例中，所述电流检测模块202检测所述车内蓄电池110的输出电流，并将采集到的所述输出电流发送到所述控制模块205，若所述输出电流超出预设的输出电流，则确定所述车内蓄电池110输出电流过大，控制模块 205判断出车内蓄电池110未处于健康状态。然后将所述汽车蓄电池保护装置接入到所述汽车电源系统，从而控制模块205控制所述储能模块201放电，为所述汽车电源系统供电，以均衡所述车内蓄电池110的供电负担。

在具体的实施例中，所述电压检测模块203检测所述车内蓄电池110的输出电压，并将采集到的所述输出电压发送到所述控制模块205，若所述输出电压超出预设的输出电压，则确定所述车内蓄电池110输出电压过大，控制模块 205判断出车内蓄电池110未处于健康状态。然后将所述汽车蓄电池保护装置接入到所述汽车电源系统，从而控制模块205控制所述储能模块201放电，为所述汽车电源系统供电，以均衡所述车内蓄电池110的供电负担。

在具体的实施例中，所述第一温度检测模块204检测所述车内蓄电池110 的温度，并将采集到的所述车内蓄电池110的温度发送到所述控制模块205，若所述车内蓄电池110的温度超出预设的车内蓄电池110的温度，则确定所述车内蓄电池110的温度过高，所述车内蓄电池110过载，控制模块205判断出车内蓄电池110未处于健康状态然后将所述汽车蓄电池保护装置接入到所述汽车电源系统，从而控制模块205控制所述储能模块201放电，为所述汽车电源系统供电，以均衡所述车内蓄电池110的供电负担。

本实施例中，如图4所述，所述第一温度检测模块204包括第一电阻R₃、第二电阻R₂以及滤波电容C₀；所述第一电阻R₃为热敏电阻，设置于所述车内蓄电池110的表面；所述第一电阻R₃接地端与电源地相连，所述第一电阻R₃另一端与所述第二电阻R₂一端连接，所述第二电阻R₂另一端与直流电源相连，所述滤波电容C₀与所述第一电阻R₃并联。

在具体的实施例中，直流电源电压为3.3V,所述直流电源电压是所述储能模块201经过分压后在节点1处的电压。第一电阻R₃、第二电阻R₂对3.3V进行分压，滤波电容C₀可以对第一电阻R₃上分压进行滤波。所述车内蓄电池110 的表面设置有第一电阻R₃，具体的，可以是所述第一电阻R₃粘在所述车内蓄电池110的表面。所述第一电阻R₃为热敏电阻，热敏电阻对温度呈现负温度系数系数，所述车内蓄电池110温度升高造成所述第一电阻R₃温度升高，第一电阻 R₃温度升高使得所述第一电阻R₃自身阻值下降，同时第一电阻R₃的分压能力随着阻值下降而下降。通过采集温度采集点2处的电压，当温度采集点2处的电压低于预设电压值时，说明第一电阻R₃的阻值超出了预设的最小阻值，从而可确定所述车内蓄电池110的温度超出了预设车内蓄电池110的温度。可以理解的，在实际应用中，直流电源电压可以根据实际情况去选择。具体的，温度采集点2处的采集电压为：

在具体的实施例中，可以理解的，在实际应用中采集所述车内蓄电池110 的温度还可以使用温度采集传感器18B20，热电偶等方式进行采集。

本实施例中，如图5所示，所述装置还包括直流充放电模块401，所述直流充放电模块401一端的正极、负极分别与所述车内蓄电池110的正极、负极连接，所述直流充放电模块401的另一端与所述储能模块201和所述控制模块 205连接，用于在所述控制模块205的控制下控制所述储能模块201充放电。

在具体的实施例中，所述汽车蓄电池保护装置还包括直流充放电模块401，若所述电流检测模块202检测到所述车内蓄电池110的输出电流并未超出预设的输出电流，且所述电压检测模块203检测到所述车内蓄电池110的第一输出电压并未超出预设的输出电压，且所述第一温度检测模块204检测到所述车内蓄电池110的温度并未超出预设车内蓄电池110的温度，则说明车内蓄电池110 处于健康状态，此时所述直流充放电模块401便可在控制模块205的控制下，利用汽车电源系统中的发电机111产生的电能给所述储能模块201充电。

在具体的实施例中，若所述电流检测模块202检测到所述车内蓄电池110 的输出电流并超出预设的输出电流，或，所述电压检测模块203检测到所述车内蓄电池110的第一输出电压并超出预设的输出电压，或，所述第一温度检测模块204检测到所述车内蓄电池110的温度并超出预设车内蓄电池110的温度，则说明车内蓄电池110未处于健康状态，此时所述直流充放电模块401便可在控制模块205的控制下，控制所述储能模块201放电，以均衡所述车内蓄电池 110的供电负担。

本实施例中，所述直流充放电模块401包括DC/DC转换电路，所述DC/DC 转换电路一端与所述车内蓄电池110连接，另一端与所述储能模块201连接，用于将所述储能模块201的第二输出电压转换后输出给所述车内蓄电池110。

在具体的实施例中，所述DC/DC转换电路可以是任一个可以实现将一个电压转换为另一个电压的DC/DC转换装置，具体的，所述DC/DC转换电路是开关电源拓扑结构，具体的可以是buck(升压式拓扑结构)、boost(降压式拓扑结构)、buckboost(升降压拓扑结构)、LLC拓扑结构、推挽拓扑结构等。在控制模块205判断出车内蓄电池110未处于健康状态时，DC/DC转换装置将储能模块201的输出电压换后输出给所述车内蓄电池110。

本实施例中，如图6所示，所述直流充放电模块401还包括装置电压检测模块501，所述装置电压检测模块501一端与所述储能模块201连接，另一端与所述控制模块205连接；用于检测所述储能模块201的第二输出电压；所述直流充放电模块401还用于在所述第二输出电压低于预设输出电压时，为所述储能模块201充电。

在具体的实施例中，装置电压检测模块501检测所述储能模块201的第二输出电压，并将采集到的所述第二输出电压发送到所述控制模块205，所述控制模块205将所述第二输出电压与预设第二输出电压范围进行比对，若所述第二输出电压超出所述预设第二输出电压范围，则说明所述储能模块201电能不足，需要通过所述直流充放电模块401为所述储能模块201充电。具体的，若所述第二输出电压超出所述预设第二输出电压范围，且车内蓄电池110处于健康状态时，所述直流充放电模块401的DC/DC转换装置将汽车电源系统中发电机111输出的电压变换后为所述储能模块201充电。具体的，装置电压检测模块501可以是单纯的采样电阻或者其他传感器。

本实施例中，如图7所示，所述装置还包括交流充放电模块601，所述交流充放电模块601一端与交流负载或交流电源连接，另一端与所述储能模块201 连接；用于在连接所述交流负载的情况下，为所述交流负载供电,或，在连接所述交流电源的情况下，为所述储能模块201充电。

本实施例中，所述交流充放电模块601包括AC/DC转换电路，用于在连接交流负载的情况下，将所述储能模块201的直流电转换为交流电后输出给所述交流负载，或，在连接交流电源的情况下，将所述交流电源的交流电转换为直流电后为所述储能模块201充电。

在具体的实施例中，所述AC/DC转换电路可以是任一个可以实现交流电转与直流电转换的的AC/DC转换装置，具体的，所述AC/DC转换电路是开关电源拓扑结构，具体的可以是图腾柱无桥PFC拓扑或者其余具有双向AC/DC功能的拓扑。在所述交流充放电模块601连接交流负载的情况下，AC/DC转换装置将所述储能模块201输出的直流电转换为交流电，以实现为交流负载供电。在所述交流充放电模块601连接交流电源的情况下，若装置电压检测模块501检测到的所述第二输出电压超出所述预设第二输出电压范围，则所述AC/DC转换装置将交流电源输出的交流电转化为直流电，从而为所述储能模块201供电。

本实施例中，所述电流检测模块202包括电流传感器，所述电流传感器输入端与所述车内蓄电池110连接，所述电流传感器输出端与所述控制模块连接。

在具体的实施例中，电流传感器可以是霍尔传感器，也可以是单纯的采样电阻或者其他电流传感器。

本实施例中，所述装置还包括第二温度检测模块，所述第二温度检测模块一端与所述储能模块201连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述储能模块201温度。

在具体的实施例中，第二温度检测模块用于检测所述储能模块201温度，若所述第二温度检测模块采集到的所述储能模块201温度超出预设储能模块 201温度，则说明所述储能模块201未处于健康状态，需要对所述储能模块201 的输出进行调节。

本实施例中，所述装置还包括预警模块，所述预警模块与控制模块连接，用于发出预警信息。

在具体的实施例中，预警信息至少是以下信息中的一个：所述电流检测模块202检测到所述车内蓄电池110的输出电流超出预设的输出电流、所述电压检测模块203检测到所述车内蓄电池110的输出电压超出预设的输出电压、所述第一温度检测模块204检测到所述车内蓄电池110的温度超出预设的车内蓄电池110的温度、所述第二温度检测模块采集到的所述储能模块201温度超出预设储能模块201温度。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种汽车蓄电池保护装置，其特征在于，包括储能模块、电流检测模块、电压检测模块、第一温度检测模块和控制模块；

所述电流检测模块一端与车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的输出电流；

所述电压检测模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的第一输出电压；

所述第一温度检测模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述车内蓄电池的温度；

所述储能模块一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据所述输出电流、所述第一输出电压或所述温度控制所述储能模块充放电，以均衡所述车内蓄电池的供电负担。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一温度检测模块包括第一电阻、第二电阻以及滤波电容；所述第一电阻为热敏电阻，设置于所述车内蓄电池的表面；所述第一电阻接地端与电源地相连，所述第一电阻另一端与所述第二电阻一端连接，所述第二电阻另一端与直流电源相连，所述滤波电容与所述第一电阻并联。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括直流充放电模块，所述直流充放电模块一端的正极、负极分别与所述车内蓄电池正极、负极连接，所述直流充放电模块的另一端与所述储能模块和所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下控制所述储能模块充放电。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述直流充放电模块包括DC/DC转换电路，所述DC/DC转换电路一端与所述车内蓄电池连接，另一端与所述储能模块连接，用于将所述储能模块的第二输出电压转换后输出给所述车内蓄电池。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述直流充放电模块还包括装置电压检测模块，所述装置电压检测模块一端与所述储能模块连接，另一端与所述控制模块连接；用于检测所述储能模块的第二输出电压；所述直流充放电模块还用于在所述第二输出电压低于预设输出电压时，为所述储能模块充电。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括交流充放电模块，所述交流充放电模块一端与交流负载或交流电源连接，另一端与所述储能模块连接；用于在连接所述交流负载的情况下，为所述交流负载供电,或，在连接所述交流电源的情况下，为所述储能模块充电。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述交流充放电模块包括AC/DC转换电路，用于在连接交流负载的情况下，将所述储能模块的直流电转换为交流电后输出给所述交流负载，或，在连接交流电源的情况下，将所述交流电源的交流电转换为直流电后为所述储能模块充电。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流检测模块包括电流传感器，所述电流传感器输入端与所述车内蓄电池连接，所述电流传感器输出端与所述控制模块连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二温度检测模块，所述第二温度检测模块一端与所述储能模块连接，另一端与所述控制模块连接，用于检测所述储能模块温度。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括预警模块，所述预警模块与所述控制模块连接，用于发出预警信息。

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