阅读说明：本技术 智能电动车 (Intelligent electric vehicle ) 是由 彭杰 王淳 于 2018-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能电动车,包括可拆卸地连接到智能电动车的电池集成件和充电设备,所述电池集成件包括：由多个电池电连接组成电池单元、主监测电路、副监测电路和保护器,并在副监测电路检测到任意一个电池达到过电压的条件时,保护器中断电池单元流向电源模块的电流,产生充电禁止信号,充电设备接收所述禁止充电信号,中断流向电池集成件的充电电流,停止充电,如此可以提高充电的安全性。(The invention discloses an intelligent electric vehicle, which comprises a battery integration piece and a charging device, wherein the battery integration piece is detachably connected to the intelligent electric vehicle, and the battery integration piece comprises: the charging device comprises a battery unit, a main monitoring circuit, an auxiliary monitoring circuit and a protector, wherein the battery unit, the main monitoring circuit, the auxiliary monitoring circuit and the protector are electrically connected, when the auxiliary monitoring circuit detects that any battery reaches an overvoltage condition, the protector interrupts the current flowing to a power supply module from the battery unit to generate a charging prohibition signal, the charging device receives the charging prohibition signal, interrupts the charging current flowing to a battery integrated part, and stops charging, so that the charging safety can be improved.)

智能电动车

技术领域

本发明涉及一种智能电动车，具体涉及具有电池集成件的智能电动车。

背景技术

智能电动车的动力需求越来越大，电池集成件作为智能电动车的能量源，其输出电压的需求也越来越高。

然而，更高的输出电压也意味着电池集成件中电池发生故障的可能性也会越来越高。因此，需要采取额外的保护措施来解决电池集成件可能发生的故障，例如过充电、过放电、过电流、过温、电池不平衡等，防止电池集成件内部或外部组件损坏。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够提高充电/或放电安全性的智能电动车。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种智能电动车，包括可拆卸地连接到智能电动车的电池集成件和充电设备，所述电池集成件包括电池单元，由多个电池电连接组成；主监测电路，在电池集成件充电和放电期间监测各个电池的电压和/或电池单元的总电压；主控制单元，用于在所述电池集成件充电期间控制所述电池单元的充电过程，以及在所述电池集成件放电期间控制流向智能电动车的电流；电源模块，电连接至所述电池单元，用于将所述电池单元的电能转换成供所述主控制单元使用的电能；交互模块，电连接至所述主控制单元，用于在所述电池集成件的充电和放电期间与智能电动车和充电设备进行通信；其中，所述电池集成件还包括副监测电路，在电池集成件充电期间监测各个电池的电压，以检测是否有电池达到过电压条件；和保护器，电连接在所述电池单元与所述电源模块之间，在所述副监测电路检测到任意一个电池达到过电压的条件时，所述保护器中断所述电池单元流向所述电源模块的电流，以使所述交互模块产生禁止充电信号，充电设备接收所述禁止充电信号，以中断流向所述电池集成件的充电电流。

进一步地，所述保护器包括光电耦合器，与所述副监测电路电连接；熔断器，电连接在所述电池单元和所述电源模块之间；以及场效应管晶体管，电连接至所述电池单元和所述熔断器，在所述副监测电路检测到任意一个电池达到过电压条件时，接收所述光电耦合器的信号，以将所述熔断器与所述电池单元短路连接，从而中断所述电池单元流向所述电源模块的电流。

进一步地，在所述主监测电路不能正常工作的情况下，所述副监测电路提供后备保护。

进一步地，所述主监测电路电连接至所述主控制单元，所述主控制单元接收所述主监测电路的表示每个电池的电压和/或电池单元的总电压的信息并输出控制信号，以在所述电池集成件充电期间控制所述电池集成件的充电过程，以及在所述电池集成件放电期间控制流向智能电动车的电流。

另一种智能电动车，包括可拆卸地连接到智能电动车的电池集成件和充电设备，所述电池集成件包括电池单元，由多个电池电连接组成；主监测电路，在电池集成件充电和放电期间监测各个电池的电压和/或电池集成件的总电压；主控制单元，用于在所述电池集成件充电期间控制所述电池集成件的充电过程，以及在所述电池集成件放电期间控制流向智能电动车的电流；电源模块，电连接至所述电池单元，用于将所述电池单元的电能转换成供所述主控制单元使用的电能；交互模块，电连接至所述主控制单元，用于在所述电池集成件的充电和放电期间与智能电动车和充电设备进行通信；其中，所述电池集成件还包括副监测电路，在电池集成件充电期间监测各个电池的电压，以检测是否有电池达到过电压状态；和保护器，电连接至所述副监测电路，用于根据所述副监测电路的检测信号，控制所述电池单元流向所述电源模块的电流。

进一步地，所述保护器包括光电耦合器，与所述副监测电路电连接；熔断器，电连接在所述电池单元和所述电源模块之间；以及场效应管晶体管，电连接至所述电池单元和所述熔断器，在所述副监测电路检测到任意一个电池达到过电压条件时，接收所述光电耦合器的信号，以将所述熔断器与所述电池单元短路连接，从而中断所述电池单元流向所述电源模块的电流。

进一步地，在所述主监测电路不能正常工作的情况下，所述副监测电路提供后备保护。

进一步地，所述主监测电路电连接至所述主控制单元，所述主控制单元接收所述主监测电路的表示每个电池的电压和/或电池单元的总电压的信息并输出控制信号，以在所述电池集成件充电期间控制所述电池集成件的充电过程，以及在所述电池集成件放电期间控制流向智能电动车的电流。

再一种智能电动车，包括可拆卸地连接到智能电动车的电池集成件和充电设备，所述电池集成件包括电池单元，由多个电池芯电连接组成；主监测电路，在电池集成件充电和放电期间监测各个电池的电压和/或电池集成件的总电压；主控制单元，用于在所述电池集成件充电期间控制所述电池集成件的充电过程，以及在所述电池集成件放电期间控制流向智能电动车的电流；其中，所述电池集成件还包括副监测电路，在电池集成件充电期间监测各个电池的电压，以检测是否有电池达到过电压状态；和保护器，电连接至所述副监测电路，用于根据所述副监测电路的检测信号，控制所述充电设备流向所述电源模块的充电电流。

进一步地，所述保护器包括光电耦合器，与所述副监测电路电连接；熔断器，电连接在所述电池单元和所述电源模块之间；以及场效应管晶体管，电连接至所述电池单元和所述熔断器，在所述副监测电路检测到任意一个电池达到过电压条件时，接收所述光电耦合器的信号，以将所述熔断器与所述电池单元短路连接，从而中断所述电池单元流向所述电源模块的电流。

本发明的有益之处在于提供双重保护，提高电池集成件的充电和/或放电的安全性。

附图说明

图1是智能电动车一个实施例的示意图；

图2是第一个实施例的电池集成件与充电设备的内部电路原理图；

图3是第二个实施例的电池集成件与充电设备的内部电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1，电池集成件10可拆卸的安装至智能电动车20，可以为智能电动车20提供电能。参照图2，电池集成件10可拆卸安装至充电设备30，充电设备可为电池集成件10提供充电电流。

其中，电池集成件10包括外壳101，外壳内设置有多个电池102，所述的多个电池102通过串联和/或并联方式电连接组成电池单元103。

参照图3，充电设备30包括正极电源端子P+、负极电源端子P-、电源转换模块304、主控制单元302、充电开关303。充电设备30的正极电源端子P+和负极电源端子P-电连接至电源转换模块304，电源转换模块304用于将外部电源 40的电能转换成可供电池集成件10获取的电能。充电开关303电连接在正极电源端子P+或负极电源端子P-与电源转换模块304之间，用于根据主控制单元的信号，允许或禁止来自电源转换模块304和外部电源40的电流。主控制单元302 用于输出控制信号给充电开关303，以允许或禁止来自电源转换模块304和外部电源40的电流。

电池集成件10具有正极电源端子B+和负极电源端子B-，正极电源端子B+ 电连接至电池单元103的正极，负极电源端子B-电连接至电池单元103的负极。当电池集成件10连接到充电设备30上时，电池集成件10的正极电源端子B+ 电连接到充电设备30的正极电源端子P+，电池集成件10的负极电源端子B+电连接到充电设备30的负极电源端子P-。这样，外部电源40、充电设备30、电池集成件10通过电池集成件10的电源端子和充电设备30的电源端子的电连接而构成充电回路。

在一些实施例中，电池集成件10还包括交互模块108，充电设备30具有与之对应的交互模块301。电池集成件的通交互模块108与充电设备30的交互模块301通过有限方式或无线方式电连接。在一些具体的实施例中，电池集成件的交互模块108与充电设备30的交互模块301通过有线方式电连接。例如，电池集成件10的交互模块108具有通信端子D1，充电设备30的交互模块301具有通信端子D2，当电池集成件10连接至充电设备30时，电池集成件10的通信端子D1和充电设备30的通信端子D2电连接。在一些实施例中，电池集成件10 的交互模块108仅包括通信端子D1，充电设备30的交互模块301仅包括通信端子D2。也即是说，电池集成件10仅包括通信端子D1，充电设备30仅包括通信端子D2，电池集成件10和充电设备30直接通过通信端子D1和通信端子D2的连接直接进行信号传递。

参照图2所示的一个实施例的电池集成件10，包括：主监测电路104，在电池集成件10的充电和放电期间监测每个电池10的电压和/或电池集成件的总电压；副监测电路105，在电池集成件10的充电期间监测每个电池102的电压，以检测是否有电池102达到过电压条件；主控制单元106，用于在电池集成件10 的充电期间控制电池集成件10的充电过程，以及在电池集成件10的放电期间控制流向智能电动车20的电流；电源模块107，电连接至电池单元103，用于将电池单元103的电能转换成供主控制单元106使用的电能；交互模块108，电连接至主控制单元106，用于在电池集成件100的充电和放电期间与智能电动车20 和充电设备30的交互模块进行信息传递。

所述的过电压条件为各个电池的电压大于或等于第一电压阈值，和/或所述电池单元或电池集成件的总电压大于或等于第二电压阈值。第一电压阈值例如为 4.0V，第二电压阈值的阈值可以根据电池集成件10中电池102的总数量以及每个电池的第一电压阈值来设定。

电池集成件10还包括保护器，保护器电连接在电池单元103与电源模块107 之间，并且在副监测电路105检测到任意一个电池102达到过电压的条件时，保护器中断电池单元103流向电源模块107的电流，以使交互模块108产生禁止充电信号，充电设备30接收到该禁止充电信号，中断流向电池集成件10中的电池单元103的充电电流。

在一些具体的实施例中，主监测电路104电连接至主控制单元106，主控制单元106接收主监测电路104的表示每个电池的电压和/或电池单元的总电压的信息并输出控制信号，以在电池集成件10充电期间控制电池集成件10的充电过程，例如，当电池集成件10出现如过充电、过温、电池不均衡等状况时，主控制单元106控制电子开关107断开，以中断来自充电设备的电流；以及在电池集成件放电期间控制流向智能电动车20的电流，例如，当电池集成件10出现如过放电、过电流、过温等状况时，主控制单元106控制电子开关107断开，以中断流向电池单元的电流。

副监测电路105不同于主监测电路104，二者相互独立，以使得在主监测电路104不能正常工作时，例如，当主监测电路104的电池均衡保护功能在充电期间失效，副监测电路105能够提供备用的保护，以避免电池集成件10内部或外部损坏。通过这样的方式，使用相互独立的两个电压监测电路，任意一个电压监测电路异常后，还可以使用另外一个电压监测电路，以提高充电和/或放电的安全性。

副监测电路105不与主控制单元106电连接，也即是说副监测电路105不与主控制单元进行信息传递。副监测电路105的监测信号直接发送给保护器。当副监测电路105监测到任意一个电池102达到过电压的条件时，保护器中断电池单元103流向电源模块107的电流，以使交互模块108产生充电禁止信号，充电设备30接收或识别到该充电禁止信号，中断流向电池集成件10的充电电流。

在一些具体地实施例中，保护器包括：光电耦合器110，其输入端与副监测电路105电连接；熔断器111，电连接在电池单元103和电源模块107之间；电子开关112，电连接至电池单元103和熔断器111，在副监测电路105监测到任意一个电池102达到过电压条件时，电子开关112接收到光电耦合器110的电信号，以将熔断器111与电池单元103短路连接，熔断器111熔断，从而中断电池单元103流向电源模块107的电流。这样，电源模块107失电，无法为主控制单元106提供电能，主控制单元106不能带电工作，与主控制单元106电连接的交互模块108也无法正常工作，交互模块108产生一个禁止充电的信号，充电设备 30的交互模块301在识别到该禁止充电信号后，中断流向电池单元103的充电电流。在一些具体的实施例中，电子开关112可以为场效应管晶体管(FET)、双极性晶体管(BJT)。

具体地，光电耦合器110的输入端电连接到副监测电路105的输出端，光电耦合器110输出端电连接到电子开关112的控制端。熔断器111的一端电连接至电池单元103的正极，另一端电连接至电源模块107。电子开关112的输入端电连接至熔断器111的靠近电源模块107的另一端，电子开关112的输出端电连接至电池单元103的负极。当副监测电路105监测到任意一个电池102达到过电压条件时，副监测电路105发送一个电信号到光电耦合器110的输入端，即副监测电路105在光电耦合器110的输入端施加电信号使光电耦合器110中的发光源发光，例如，发光二极管，此光照射到光电耦合器110中的与发光源封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生光电流，受光器输出端引出电流。该电流经过转换后施加到电子开关112的控制端，控制电子开关112闭合，这样连接在电子开关112两端的熔断器111和电池单元103直接电连接，导致熔断器111熔断，从而使得电池单元103到电源模块107的供电线路断开，电源模块107不能为主控制单元106提供电能，而与主控制单元106电连接的交互模块108自然也就无法正常工作，交互模块108产生一个充电禁止信号，充电设备30的交互模块识别到该禁止充电信号后，发送给充电设备30主控制单元302，主控制单元303控制充电开关断开，以中断来自电源转换模块304和外部电源40的电流。

在一些具体的实施例中，电池集成件的交互模块108与充电设备30的交互模块301通过脉冲形式的信号进行信息传递。当电池集成件10中的主控制单元 106因为电源模块107不能提供电能而不能带电工作时，电池集成件10的交互模块108的通信端子D1上产生一个充电禁止信号，例如，持续的高电平信号，这样在充电设备30的通信端子D2接收到持续的高电平信号，充电设备30的主控制单元303根据该持续的高电平信号，确认为充电禁止信号。在一些具体的实施例中，当高电平信号持续时间达到1s，充电设备30的主控制单元303确认为充电禁止信号。

采用上述副监测电路105，在主监测电路异常后，还能够提供备用的保护，以提高充电和/或放电的安全性。在副监测电路105监测到任意一个电池达到过电压条件时，与副监测电路105电连接的保护器通过将熔断器111与电池单元 103短接的方式，以断开电池单元流向电源模块107的电流，从而使交互模块108 产生不同于正常通信信号的禁止充电信号，这样，充电设备30在接收到这一禁止充电信号后，中断流向电池集成件10中电池单元103的充电电流。采用上述方式，使用的元器件数量少，电路设计简单，且安全可靠。

参照图3所示的另一个实施例的电池集成件10，包括：主监测电路104，在电池集成件10的充电和放电期间监测每个电池10的电压和/或电池集成件的总电压；副监测电路105，在电池集成件10的充电期间监测每个电池102的电压，以检测是否有电池102达到过电压条件；主控制单元106，用于在电池集成件10 的充电期间控制电池集成件10的充电过程，以及在电池集成件10的放电期间控制流向智能电动车20的电流；电源模块107，电连接至电池单元103，用于将电池单元103的电能转换成供主控制单元106使用的电能。

电池集成件10还包括保护器，保护器电连接在电池单元103与充电设备30 之间，并且在副监测电路105检测到任意一个电池102达到过电压的条件时，保护器中断来自充电设备30的充电电流。

在一些具体地实施例中，保护器包括：光电耦合器110，其输入端与副监测电路105电连接；熔断器111，电连接在充电回路上；电子开关112，电连接至所述电池单元103和所述熔断器111，在副监测电路105监测到任何一个电池达到过电压条件时，电子开关112将熔断器111与所述电池单元103短路连接，熔断器111，从而中断充电设备30流向电池单元103的充电电流。在一些具体的实施例中，电子开关112可以为场效应管晶体管(FET)、双极性晶体管(BJT)。

具体地，光电耦合器110的输入端电连接到副监测电路105的输出端，光电耦合器110输出端电连接至电子开关112的控制端。熔断器111的一端电连接至电池单元103的正极，另一端电连接至电池集成件10的电源正极端子B+。电子开关112的输入端电连接至熔断器111的靠近电源正极端子B+的另一端，电子开关112的输出端电连接至电池单元103的负极。当副监测电路105监测到任意一个电池102达到过电压条件时，副监测电路105发送一个电信号到光电耦合器 110的输入端，即副监测电路105在光电耦合器110的输入端施加电信号使光电耦合器110中的发光源发光，例如，发光二极管，此光照射到光电耦合器110 中的与发光源封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生光电流，受光器输出端引出电流。该电流经过转换后施加到电子开关112的控制端，控制电子开关 112闭合，这样连接在电子开关112两端的熔断器111和电池单元103直接电连接，导致熔断器111熔断，从而使得电池单元103与充电设备10的之间的充电回路被断开，这样，来自充电设备30的电流被切断，充电设备30无法给电池单元103充电。

可选地，电池集成件10还可以包括交互模块108，电连接至主控制单元106，用于在电池集成件100的充电和放电期间与智能电动车20和充电设备30的交互模块进行信息传递。

可选地，电池集成件还包括第二熔断器112，电连接在电池单元103的正极与电源模块107之间，提供额外的保护。

采用上述副监测电路105，在主监测电路异常后，还能够提供备用的保护，以提高充电和/或放电的安全性。在副监测电路105监测到任意一个电池达到过电压条件时，与副监测电路105电连接的保护器通过将熔断器111与电池单元 103短接的方式，以断开充电设备30流向电池集成件10中电池单元103的电流，从而停止充电。采用上述方式，使用元器件数量少，电路设计简单，且安全可靠。

通过上述方式，使用相互独立的两个电压监测电路，任意一个电压监测电路异常后，还可以使用另外一个电压监测电路，以提高充电和/或放电的安全性。

特别地，采用光电耦合器作为信号传输媒介，隔离性能好、响应速度快、传输效率高、抗共模干扰能力强、能很好地抑制干扰并消除噪音。

在一些实施例中，充电组合包括上述电池集成件以及充电设备，所述电池集成件可拆卸的安装到所述充电设备。

在一些实施例中，智能电动车包括上述电池集成件和充电设备，所述电池集成件可拆卸的安装到所述充电设备和所述智能电动车。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。