CN218632228U - 一种电池包的充放电控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池包的充放电控制装置，包括：电池模组；功率板模块，包括多个连接端子，所述多个连接端子与电动工具或充电器连接；主板模块，与所述电池模组的参数信号端子连接；所述主板模块还与所述功率板模块连接，所述主板模块基于所述功率板模块对所述电池模组进行充电控制或放电控制；所述主板模块和所述功率板模块分别形成于不同的电路板上。本实用新型的电池包在具有大电流输出的特点，同时还能保证电池包控制板良好的使用寿命。

Description

一种电池包的充放电控制装置

技术领域

本实用新型涉及新能源电池包领域，特别是涉及一种电池包的充放电控制装置。

背景技术

近年来，随着电池材料技术的发展，电池包的应用范围已被大幅度提升。目前市场上，在电动工具和园林工具产品中，已大量对电池包进行使用。电池包的应用方式为，充电器通过供电端子给电池包充电，或者是电池包通过供电端子给电动工具供电。

电池包在长时间大电流输出的情况下，电池包的控制板温升过高。控制板发热严重时，影响其使用寿命。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电池包的充放电控制装置，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电池包的充放电控制装置，包括：

电池模组；

功率板模块，包括多个连接端子，所述多个连接端子与电动工具或充电器连接；

主板模块，与所述电池模组的参数信号端子连接；

所述主板模块还与所述功率板模块连接，所述主板模块基于所述功率板模块对所述电池模组进行充电控制或放电控制；

所述主板模块和所述功率板模块分别形成于不同的电路板上。

在本实用新型一实施例中：所述主板模块包括：

整流回馈单元，与所述电池模组的参数信号端子电性连接；以及

微控制单元，与所述整流回馈单元电性连接。

在本实用新型一实施例中：所述主板模块还包括通信单元，所述通信单元与电动工具或充电器电性连接；所述微控制单元与所述通信单元电性连接。

在本实用新型一实施例中：所述主板模块还包括蓝牙单元，所述微控制单元与所述蓝牙单元电性连接。

在本实用新型一实施例中：所述功率板模块包括：

充电控制单元，与所述微控制单元电性连接，所述充电控制单元电性连接于充电回路中；以及

保险丝，电性连接于所述放电回路中。

在本实用新型一实施例中：所述功率板模块包括分流器单元，所述分流器单元电性连接于充电回路或放电回路中，所述分流器单元与所述整流回馈单元电性连接。

在本实用新型一实施例中：所述电池包的充放电控制装置还包括显示屏模块，所述显示屏模块、所述主板模块、所述功率板模块分别形成于不同的电路板上。

在本实用新型一实施例中：所述电池模组的总压≥54V。

在本实用新型一实施例中：所述参数信息包括电池包的额定电池容量，所述额定电池容量≥324Wh。

在本实用新型一实施例中：所述参数信息包括电池包的额定输出功率，所述额定输出功率≥3.51KW。

如上所述，本实用新型的一种电池包的充放电控制装置，具有以下有益效果：本申请可运行在高电压环境中，便于进行散热以及绝缘处理。本实用新型便于进行功率板模块的更换，可方便进行组装，便于进行维护作业。的电池包在具有大电流输出的特点，同时还能保证电池包控制板良好的使用寿命。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种电池包的充放电控制装置的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种电池包的充放电控制装置中放电的结构示意图。

图3显示为本实用新型的一种电池包的充放电控制装置中充电的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1，电芯是动力电池的最小单位，也是电能存储单元，多个电芯被同一个外壳框架封装在一起，通过统一的边界与外部进行联系时，这就组成了一个模组。电池包40是数个模组被BMS(Battery Management System，电池管理系统)和热管理系统共同控制或管理起来后，统一的整体作为电池包40。其中，电池模组的总压可大于等于54V，例如单节电芯可为3.6V，电池模组的总压可为72V。本申请提出的一种电池包充放电的控制系统，可应用在电动工具和园林工具产品中，对园林工具中电池包40在充放电过程中进行控制。本申请可对电池包40在充放电过程中的关键信息采集处理，还可对电池包40在充放电过程中的异常状态进行控制。本申请中的电池包40具有方便组装，便于维修的特点，并且还可缩减电池包40相关项目的开发时间，下面通过具体的实施例进行详细的描述。

请参阅图1所示，本实用新型提出的一种电池包充放电的控制系统，在一些实施例中，电池包充放电的控制系统可包括主板模块10、功率板模块20和显示屏模块30。其中，主板模块10可与电池模组连接，主板模块10可用于采集电池模组的参数信息。主板模块10可检测电池包40的电芯电压，并可对电池包40的电量SOC(State of Charge，荷电状态)进行计算。电池SOC也叫剩余电量，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，主板模块10可对电池包40的温度进行监测。主板模块10还可包括蓝牙通信、COM(串口)通信、充电开关控制、显示屏驱动等信息的处理。功率板模块20可包括多个连接端子，多个连接端子可与电动工具或者充电器电性连接。功率板模块20将电池包40的正极端子、负极端子接出，功率板模块20实现对电池包40大电流充电和放电控制以及电池包40的短路保护。主板模块10和功率板模块20之间电性连接，主板模块10可基于功率板模块20进行电池模组的充电控制或放电控制，显示屏模块30与主板模块10之间电性连接。显示屏模块30可作为人机交互界面，可显示当前电池包40的荷电状态信息、蓝牙状态信息和其他告警信息。将主板模块10和功率板模块20分别安装于不同电路板上，可将电路板设置有至少两块，例如将主板模块10安装于第一电路板上，将功率板模块20安装于第二电路板上。可适用不同功率的电池包平台化设计，并且在需要调整输出功率时，只需要更换功率板模块20即可。在保持不更换主板10的情况下，可缩短电池包40的项目开发时间，同时将主板模块10和功率板模块20分开布置，具有方便组装，便于维修的特点。

请参阅图1所示，在一些实施例中，主板模块10可包括整流回馈单元11、通信单元12、微控制单元13、蓝牙单元14和温度监测单元15，微控制单元13可分别与整流回馈单元11、通信单元12、蓝牙单元14和温度监测单元15电性连接。其中，整流回馈单元11(AFE，Active Front End，整流回馈)可汲取正弦波交流，经整流后输出直流电压，并保持所要求的电压值，各次谐波由滤波电路删除。整流回馈单元11可对电池包40中的电芯电压、电池包总压、电池包40的充放电回路中的电流数值进行采集，并可将采集数据发送至微控制单元13。

请参阅图1所示，在一些实施例中，通信单元12可为COM(串口)通信单元，通信单元12与微控制单元13电性连接。整流回馈单元11采集电池包40的数据，并发送至微控制单元13之后。通信单元12可与微控制单元13进行数据信息的传输，以获取到整流回馈单元11采集电池包40的数据信息。通信单元12可与外部电机控制板50或者外部充电器60之间实现COM通信连接。通信单元12与电机控制板50或者充电器60之间交互识别，例如，通信单元12可将电池包40内部的电池串并联数量、电池包40的容量、充放电允许电流值的数据信息与电机控制板50或者充电器60之间交互识别。一方面，电机控制板50或者充电器60可根据电池包40的电池数据信息，电机控制板50可调整其接收电池包40的输入功率，或者充电器60可调整对电池包40的输出功率。另一方面，通信单元12可将电机控制板50或者充电器60的额定电压、额定电流等数据信息发送至微控制单元13，微控制单元13进一步的调整电池包40充放电回路的导通和断开。

请参阅图1所示，在一些实施例中，微控制单元13可为MCU(MicrocontrollerUnit；微控制单元)，MCU是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)等周边接口，整合在单一芯片上。微控制单元13作为主板模块10的处理中心，可接收整流回馈单元11对电池包40的采集信息，当整流回馈单元11采集到电池包40的数据信息为正常时，微控制单元13不对功率板模块20执行操作。当整流回馈单元11采集到电池包40的数据信息为异常时，微控制单元13对功率板模块20发送指令，功率板模块20可控制充放电回路的导通或者断开。微控制单元13还可获取通信单元12接收电机控制板50或者充电器60的数据信息，当电机控制板50或者充电器60的电路数据参数与电池包40的电路数据相匹配时，微控制单元13不进行操作。当电机控制板50或者充电器60的电路数据参数与电池包40的电路数据不匹配时，微控制单元13可向功率板模块20发送指令数据，功率板模块20可调整电池包40的输入功率或者输出功率。

请参阅图1所示，在一些实施例中，蓝牙单元14可与微控制单元13电性连接，整流回馈单元11采集电池包40的数据，并发送至微控制单元13之后。蓝牙单元14可与微控制单元13进行数据信息的传输，以获取到整流回馈单元11采集电池包40的数据信息。蓝牙单元14可将电池包40的荷电状态、电池温度、充电状态信息、放电状态信息等，发送至手机端的APP(application，手机软件)。蓝牙单元14还可将电池包40的数据信息上传至云端进行存储，用于电池包40的数据分析及追溯，同时通过蓝牙可进行电池包40的软件更新，提高用户体验。

请参阅图1所示，在一些实施例中，温度监测单元15可与微控制单元13电性连接，温度监测单元15可测量电池包40的内部温度，确保电池包40的充电、放电过程控制在合理的温度范围内，可延长电池使用寿命。例如，当温度监测单元15监测到电池包40的充电、放电过程处于高温的环境中，微控制单元13可调节充电回路的输入功率或者放电回路的输出功率，从而降低电池包40的工作温度，从而可提升电池包40的使用寿命。

请参阅图1所示，在一些实施例中，功率板模块20可包括充电控制单元21、分流器单元22和保险丝23。其中，充电控制单元21可控制充电回路的导通和断开，当电池包40和充电器60之间串口通信连接之后，充电回路导通，开始对电池包40进行充电操作。当电池包40充电完成之后，电池包40的温度过温，充电过流，关闭充电回路，保护电池包40。充电控制模块21可与微控制单元13电性连接，微控制单元13可向充电控制模块21发送指令，微控制单元13通过充电控制模块21控制充电回路的断开和闭合。

请参阅图1所示，在一些实施例中，分流器单元22可将充电或放电电流映射为电压信号，并传递给整流回馈单元11，用来监测充放电回路电流值。当充放电回路电流值大于充放电过流值时，分流器单元22件充电或者放电电流映射为电压信号，传递给整流回馈单元11之后，整流回馈单元11将分流器单元22检测的充放电回路电流值发送给微控制单元13，微控制单元13做出判断并向充电控制单元21发送指令，从而实现充电回路的断开，或者微控制单元13做出判断并发出熔断保险丝23的指令，从而实现放电回路的断开。例如，当充电回路的电流值大于充电过流值时，在整流回馈单元11将分流器单元22检测的电流值信号发送给微控制单元13之后，微控制单元13发出关闭充电开关的指令，充电控制单元21做出关闭充电开关的动作，实现充电回路的断开。例如，当放电回路的电流值大于放电过流值时，在整流回馈单元11件分流器单元22检测的电流值信号发送给微控制单元13之后，微控制单元13发出熔断保险丝23的指令，熔断保险丝23之后，实现放电回路的断开。

请参阅图2所示，在一些实施例中，电池包40对应的P+端411，P-端412表示由功率板20连接的电池包40的正极端子和负极端子，B+、B-表示电池包40的正极端子和负极端子，B是电池(Battery)的第一个字母。在电池包40的放电回路中，电池包40的正极端子电性连接保险丝23，保险丝23电性连接功率板正极端子411，电池包40的负极端子电性连接分流器22，分流器22电性连接功率板负极端子412。主板模块10检测电池包40的单节电芯电压、模组总压以及充放电回路电流等数据信息，例如，整流回馈单元11可以实现检测电池包40的单节电芯电压、模组总压以及充放电回路电流等数据信息，并将采集到的电池包40的数据信息发送给微控制单元13，微控制单元13电性连接通信单元12，通信单元12电性连接功率板串口单元43。电机控制板50上设置有电机控制板正极端子511、电机控制板负极端子512和电机控制板串口单元52。功率板正极端子411与电机控制板正极端子511电性连接，功率板负极端子412与电机控制板负极端子512电性连接，功率板串口单元43与电机控制板串口单元52电性连接，以实现电池包40通过功率板20对电机控制板50实现供电。

请参阅图3所示，在一些实施例中，在电池包40的充电回路中，电池包40的正极端子电性连接充电控制单元21，充电控制单元21内设置有充电开关211，充电控制单元21电性连接功率板信道正极端子42，电池包40的负极端子电性连接分流器22，分流器22电性连接功率板负极端子412。主板模块10中的整流回馈单元11可以实现检测电池包40的单节电芯电压、模组总压以及充放电回路电流等数据信息，并将采集到的电池包40的数据信息发送给微控制单元13，微控制单元13电性连接通信单元12，通信单元12电性连接功率板串口单元43。充电器60上设置有充电器信道正极端子62、充电器负极端子612和充电器串口单元63。功率板信道正极端子42与充电器信道正极端子62电性连接，功率板串口单元43与充电器串口单元63电性连接，功率板负极端子412与充电器负极端子612电性连接，以实现充电器60通过功率板20对电池包40实现充电。

软包电芯组成的电池包40具有大容量、体积小、内阻小、低温性能好、10C大倍率放电、3C快充等优点。其中，10C为10倍率放电，电流为10A。3C快充是指指此充电头通过国家3C(强制性认证)认证的充电头，CCC是指China Compulsory Certification为中国强制性产品认证。电池包40的额定电池容量大于等于324Wh，例如为3.6V﹡15﹡6ah＝324Wh。电池包40的额定输出功率大于等于3.51KW，例如为3.6V﹡15﹡65A＝3.51KW。由功率板20连接的电池包40的正极端子和负极端子与电机控制板50的正极端子和负极端子相连接，电池包40对电机控制板50进行放电操作，电机控制板50转动控制电动工具的运行。

综上所述，本实用新型提出一种电池包充放电的控制系统和方法，手机连接电池包的蓝牙单元，通过手机APP可以实时查看电池包状态信息，例如电池SOC、充电时间、放电时间等信息。电池包的数据信息可以通过APP联网上传到云端存储，方便对电池状态进行分析追溯，并且还可以通过APP下载云端代码，对电池包进行软件更新，提高用户体验。保护板的主板、功率板和显示屏采用分开布置，当需要调整输出功率时，只需要调整输出功率，只需更换功率板，不需要更换主板，具有方便组装，便于维护作业的功能。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本实用新型的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本实用新型实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本实用新型的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本实用新型实施例的各方面造成混淆。因而，尽管本实用新型在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出实用新型的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本实用新型的一些特征。

本实用新型所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本实用新型限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本实用新型的具体实施例和本实用新型的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本实用新型的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本实用新型所述实施例的上述描述来对本实用新型进行这些修改，并且这些修改将在本实用新型的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种电池包的充放电控制装置，其特征在于，包括：

电池模组；

功率板模块，包括多个连接端子，所述多个连接端子与电动工具或充电器连接；

主板模块，与所述电池模组的参数信号端子连接；

所述主板模块还与所述功率板模块连接，所述主板模块基于所述功率板模块对所述电池模组进行充电控制或放电控制；

所述主板模块和所述功率板模块分别形成于不同的电路板上。

2.根据权利要求1所述的电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述主板模块包括：

整流回馈单元，与所述电池模组的参数信号端子电性连接；以及

微控制单元，与所述整流回馈单元电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述主板模块还包括通信单元，所述通信单元与电动工具或充电器电性连接；所述微控制单元与所述通信单元电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述主板模块还包括蓝牙单元，所述微控制单元与所述蓝牙单元电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述功率板模块包括：

充电控制单元，与所述微控制单元电性连接，所述充电控制单元电性连接于充电回路中；以及

保险丝，电性连接于放电回路中。

6.根据权利要求4所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述功率板模块包括分流器单元，所述分流器单元电性连接于充电回路或放电回路中，所述分流器单元与所述整流回馈单元电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述电池包的充放电控制装置还包括显示屏模块，所述显示屏模块、所述主板模块、所述功率板模块分别形成于不同的电路板上。

8.根据权利要求5所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述电池模组的总压≥54V。

9.根据权利要求1所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述电池模组的额定电池容量≥324Wh。

10.根据权利要求1所述的一种电池包的充放电控制装置，其特征在于：所述电池模组的额定输出功率≥3.51KW。

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