一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路

文档序号:1914705 发布日期:2021-12-03 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路 (Battery pack protection method and protection circuit of two-wheeled electric vehicle ) 是由 谢曙光 曹长河 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本发明属于电池保护技术领域,提供了一种两轮电动车的电池组保护方法,包括步骤:S1、获取电池组接入信号;S2、调节过流保护阈值,使保护模块切断驱动模块的动作;S3、通过延时的方式恢复过流保护阈值;S4、在恢复至预设过流保护阈值的同时,由控制模块发送指令经保护模块后控制驱动模块进行电池组的充放电动作。本发明还提供了一种两轮电动车的电池组保护电路,本发明的优点在于通过在控制芯片内增加相应的电池组保护算法,从而替代了现有技术中的吸收回路,既避免了打火现象的产生,也能够使得电路的稳定性更好,且增加整体电路的使用寿命。(The invention belongs to the technical field of battery protection, and provides a battery pack protection method for a two-wheeled electric vehicle, which comprises the following steps: s1, acquiring a battery pack access signal; s2, adjusting an overcurrent protection threshold value to enable the protection module to cut off the action of the drive module; s3, restoring the overcurrent protection threshold value in a time delay mode; and S4, when the overcurrent protection threshold is restored to the preset value, the control module sends an instruction to control the drive module to carry out charging and discharging actions of the battery pack after passing through the protection module. The invention also provides a battery pack protection circuit of the two-wheeled electric vehicle, and the battery pack protection circuit has the advantages that a corresponding battery pack protection algorithm is added in the control chip, so that an absorption loop in the prior art is replaced, the ignition phenomenon is avoided, the stability of the circuit is better, and the service life of the whole circuit is prolonged.)

一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域,尤其涉及一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路。

背景技术

目前电动两轮车行业电池分两类,一类为纯硬件保护板(即采用专用保护板)其不涉及软件控制,该类型的保护板不具备防打火功能,由于电动车控制器具有很大的输入电容,当电池组与电动车控制器连接时,电池组向电动车控制器输入电容进行大电流放电导致接触打火,时间长了导致接口金属氧化接触不良轻则顺坏接头,严重时由于接触电阻增大导致严重发热起火。另一类为智能保护板(即加入MCU单片机进行智能控制),其部分具备防打火电路,即与放电回路并接一路吸收回路,采用功率限流电阻限制接入时的大电流,其缺点是加入元器件成本,另外额外加入的功率限流电阻易发热,就影响周边电路稳定,由于功率限流电阻发热老化也会大大缩短了整体电路使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两轮电动车的电池组保护方法及保护电路,用以解决两轮电动车的防打火现象的问题。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

一种两轮电动车的电池组保护方法,包括步骤:

S1、获取电池组接入信号;

S2、调节过流保护阈值,使保护模块切断驱动模块的动作;

S3、通过延时的方式恢复过流保护阈值;

S4、在恢复至预设过流保护阈值的同时,由控制模块发送指令经保护模块后控制驱动模块进行电池组的充放电动作。

一种两轮电动车的电池组保护电路,包括:

驱动模块;

控制模块,用于发送预设指令至保护模块;

保护模块,用于获取电池组的电压电流数据并发送对应的指令给驱动模块,使得驱动模块进行对锂电池组的充放电启动和控制工作。

进一步的,控制模块包括:

控制芯片,控制芯片内设置有所述电池组保护方法;

与所述控制芯片连接的存储单元,用于储存由保护模块获取的电池组的电压电流数据。

进一步的,保护模块中设置有一电压采集芯片,电压采集芯片的第三十一引脚与所述控制芯片的第十一引脚连接,电压采集芯片的第三十二引脚与所述控制芯片的第十引脚连接,电压采集芯片的第三引脚至第十一引脚通过接口与电池组连接。

进一步的,电压采集芯片的型号为ML5238。

进一步的,驱动模块包括功率回路单元和驱动单元,所述功率回路单元与所述电压采集芯片的第二十三引脚连接,所述驱动单元与所述功率回路单元连接。

进一步的,功率回路单元包括电容C52、稳压二极管D10、电阻R87、MOS管Q18、电阻R88、电阻R89、电阻R90、电阻R37以及MOS管Q19;

稳压二极管D10的负极连接电压采集芯片的第二十三引脚,稳压二极管D10的正极与MOS管Q18的栅极连接,电容C2并联接在稳压二极管D10的两端,电阻R87也并联接在稳压二极管D10的两端,稳压二极管D10的正极还通过电阻R88与MOS管Q19的漏极连接,MOS管Q18的漏极与电压采集芯片的第二十三引脚连接,MOS管Q18的源极与驱动单元连接,MOS管Q19的栅极通过电阻R18与控制芯片的第二十五引脚连接,MOS管Q19的栅极还通过电阻R90与MOS管Q19的源极连接,电阻R90与MOS管Q19的源极连接的一端还接地。

进一步的,包括有通讯模块,其与控制模块连接,能够将由保护模块获取并经控制模块处理所得的电池组电压电流数据发送至监测设备。

进一步的,包括有电源模块,其用于将电池组中的电能转化为控制模块和保护模块所需的电压值。

本发明与现有技术相比,至少包含以下有益效果:

(1)通过在控制芯片内增加相应的电池组保护算法,从而替代了现有技术中的吸收回路,既避免了打火现象的产生,也能够使得电路的稳定性更好,且增加整体电路的使用寿命;

(2)在智能保护板中不增加限流回路元件的情况下实现防打火功能,降低成本,使系统更加可靠。

附图说明

图1是现有技术中智能保护板的结构示意图;

图2是本发明中基于电池组保护方法的保护电路的结构示意图;

图3是本发明中电池组保护方法的流程图;

图4是本发明保护电路中控制模块的电路图;

图5是本发明保护电路中保护模块的电路图;

图6是本发明保护电路中驱动模块的电路图;

图7是本发明保护电路中通讯模块的电路图;

图8是本发明保护电路中电源模块的电路图。

具体实施方式

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。

以下是本发明的具体实施例,并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示,在现有技术中,为防止打火现象的产生,其通过在放电驱动开关的两侧并联接入一限流功率回路,其主要是通过限流功率回路中的功率限流电阻限制接入时的大电流而防止出现打火现象。

本发明在现有技术的基础上,因额外加入的功率限流电阻易发热,影响周边电路稳定,功率限流电阻发热老化也会大大缩短了整体电路使用寿命等原因,做出了相应的改进。

具体的,如图2所示,本发明一种两轮电动车的电池组保护电路,其包括:驱动模块、用于发送预设指令至保护模块的控制模块以及用于获取电池组的电压电流数据并发送对应的指令给驱动模块,使得驱动模块进行对锂电池组的充放电启动和控制工作的保护模块。

本发明减少了现有技术中的限流功率回路,而是通过在控制模块内增加相应的电池组保护算法,既避免了打火现象的产生,也能够使得电路的稳定性更好,且增加整体电路的使用寿命。

具体的,如图3所示,本发明一种两轮电动车的电池组保护方法,包括步骤:

S1、获取电池组接入信号;

S2、调节过流保护阈值,使保护模块切断驱动模块的动作;

S3、通过延时的方式恢复过流保护阈值;

S4、在恢复至预设过流保护阈值的同时,由控制模块发送指令经保护模块后控制驱动模块进行电池组的充放电动作。

本发明在现有的电池管理算法上增加了对于防打火的相应算法,通过动态调整过流保护阈值的方式将过流保护电流阈值钳制在us级,当电池包接入电控,由于对电控输入电容充电触发第一次过流保护由于关断时间非常短,不会产生打火现象,随后采用延时恢复,恢复后调整延长保护时间,此时在继续给电控输入电容充电,由于接头触点已完全接触,这样就不会再发生打火现象。

本发明通过结合过流保护阈值的调节,避免了打火现象的出现,而无需增加任何额外的电路,减少了元器件的成本,也使得系统中的各个电路更加稳定。

具体的,如图4和图5所示,本发明中控制模块包括控制芯片U10以及与所述控制芯片连接的存储单元。

其中,控制芯片U10选用型号为STM32L151C8T6的单片机芯片,在控制芯片U10内设置有所述电池组保护方法,而存储单元能够储存由保护模块获取的电池组的电压电流数据,其中存储单元选用型号为AT24C512的存储芯片。

保护模块中设置有一电压采集芯片U3,其型号为ML5238,电压采集芯片U3的第三十一引脚与所述控制芯片U10的第十一引脚连接,电压采集芯片U3的第三十二引脚与所述控制芯片U10的第十引脚连接,电压采集芯片U3的第三引脚至第十一引脚通过接口与电池组连接。

电压采集芯片U3通过第三引脚至第十一引脚采集电池组的电压电流数据,并通过第三十一引脚和第三十二引脚将采集的电压电流数据发送至控制芯片U10的第十引脚和第十一引脚;电压采集芯片U3和控制芯片U10之间的指令信号传输时通过I2C的形式,在控制芯片U10的第四十五引脚和第四十六引脚与电压采集芯片U3的第三十五引脚和第三十六引脚之间传输。

如图6所示,驱动模块包括功率回路单元和驱动单元,功率回路单元与电压采集芯片的第二十三引脚连接,驱动单元与功率回路单元连接。

功率回路单元包括电容C52、稳压二极管D10、电阻R87、MOS管Q18、电阻R88、电阻R89、电阻R90、电阻R37以及MOS管Q19。

稳压二极管D10的负极连接电压采集芯片的第二十三引脚,稳压二极管D10的正极与MOS管Q18的栅极连接,电容C2并联接在稳压二极管D10的两端,电阻R87也并联接在稳压二极管D10的两端,稳压二极管D10的正极还通过电阻R88与MOS管Q19的漏极连接,MOS管Q18的漏极与电压采集芯片的第二十三引脚连接,MOS管Q18的源极与驱动单元连接,MOS管Q19的栅极通过电阻R18与控制芯片的第二十五引脚连接,MOS管Q19的栅极还通过电阻R90与MOS管Q19的源极连接,电阻R90与MOS管Q19的源极连接的一端还接地。

在功率回路单元中,当电池组接入时,电量采集芯片U3上电工作,第二十三引脚输出高电平信号。与此同时,控制芯片U10接收到电池组接入信号,就会内部启动电池组保护算法,由第二十五引脚输出高电平信号,使得MOS管Q19导通,进而MOS管Q18关断,驱动单元便无法接收到信号进行电池组的放电驱动工作。

而在内部算法结束后,控制芯片U10由第二十五引脚输出低电平信号,使得MOS管Q19关断,进而MOS管Q18导通,驱动单元便能够启动放电驱动的工作,从而避免了打火现象的产生。

在驱动单元中包括多个并联的MOS开关管,通过多个并联的开关管开启电池组的放电过程,满足电池组输出的大电流的导通要求。

如图7和图8所示,本发明在上述实施例的基础上还设置有通讯模块,其与控制模块连接,能够将由保护模块获取并经控制模块处理所得的电池组电压电流数据发送至监测设备。

本发明通过RS485传输方式能够实时进行电池组电压电流数据的通信传输,使得用户能够更好的获得当前的电池组数据信息。

本发明在上述实施例的基础上还设置有电源模块,其用于将电池组中的电能转化为控制模块和保护模块所需的电压值。

本发明通过开关电源芯片将电池组中的电压转化为5V电压,通过5V电压为通讯模块进行供电,同时5V电压经降压芯片U13降压为3.3V电压,3.3V电压用于为控制芯片U10、存储单元等进行供电。

本发明通过在控制芯片内增加相应的电池组保护算法,从而替代了现有技术中的吸收回路,既避免了打火现象的产生,也能够使得电路的稳定性更好,且增加整体电路的使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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