具有場效應管溫度檢測的電池管理系統的製作方法
2023-04-25 11:30:21
具有場效應管溫度檢測的電池管理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有場效應管溫度檢測的電池管理系統。解決現有技術中電池管理系統的功率開關管因擊穿發熱，導致電池損壞和著火，以及並未具有對保護失效後做出處理的問題。系統包括電池組、控制開關模塊、採樣電阻、保險絲、保險絲控制開關、電源管理模塊、中央處理模塊、單體電壓採集接口模塊、單體電壓採集IC模塊、溫度傳感器，本實用新型的優點是具有對場效應管溫度檢測功能，根據溫度判斷場效應管工作狀態，在工作異常情況下能夠及時熔斷保險絲，對電池進行保護，還具有場效應管擊穿檢測功能，通過對電壓電流檢測，能夠及時發現控制開關模塊異常情況，並具有報警模塊能及時進行報警，防止電池組在失控的情況下繼續使用，保護了電池。
【專利說明】具有場效應管溫度檢測的電池管理系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電源管理技術，尤其是涉及一種具有場效應管溫度檢測的電池管理系統。
【背景技術】
[0002]目前，電動車已經在人們的生活中普遍應用，隨著時代的發展，鋰電池在電動自行車上的運用也越來越廣泛，為了防止電池出現過度充放電或短路等情況，動力電池通常都設有充放電保護電路，使動力電池充電或放電至一定的電壓閾值以後停止充電或放電，從而保證動力電池的安全，但目前採用的保護電路，即管理系統，電路中所採用的功率開關管基本為NM0S，而NM0S管在高電壓或大電流的情況下往往容易被擊穿，阻抗會高於正常狀態下，在繼續使用的過程中就會不斷發熱，而越發熱阻值就越大，阻值越大就越發熱，最終很可能會引發電池組冒煙、著火等安全事故。另外這些電池雖然雖然涉及到了對電池實現保護，但並未對保護失效後做進一步的檢測和處理。
【發明內容】
[0003]本實用新型主要是解決現有技術中電池管理系統的功率開關管因擊穿發熱，導致電池損壞和著火的問題，以及並未具有對保護失效後做出處理的問題，提供了一種能及時檢測到問題並採取措施對電池實現保護的具有場效應管溫度檢測的電池管理系統。
[0004]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的，一種具有場效應管擊穿檢測的電池管理系統，包括由多個電池串聯而成的電池組、控制開關模塊、採樣電阻、保險絲、保險絲控制開關，電池組正極通過串聯保險絲控制開關、保險絲、控制開關模塊、採樣電阻後連接在電池組負極，系統還包括有電源管理模塊、中央處理模塊、單體電壓採集接口模塊、單體電壓採集1C模塊、溫度傳感器，所述中央處理模塊分別連接到控制開關的控制端和保險絲控制開關的控制端上，中央處理模塊還具有採樣線路連接至控制開關與採樣電阻之間的線路上，所述電源管理模塊分別連接到中央處理模塊和單體電壓採集接口模塊上，所述溫度傳感器安裝在控制開關模塊表面上，溫度傳感器分別與電源管理模塊和中央處理模塊連接，所述單體電壓採集接口模塊與電池組連接，且單體電壓採集接口模塊與單體電壓採集1C模塊連接，單體電壓採集1C模塊與中央處理單元連接。本實用新型中單元電壓採集1C模塊通過單體電壓採集接口模塊對電池組單體電池電壓數據進行採集，採樣線路對迴路電流進行採集，中央處理模塊根據這些數據檢測單體電池是否過充、過放，電池組是否過流，同時中央處理模塊根據檢測到的情況控制控制開關模塊開閉，對隊電池組進行充電保護和放電保護。電源管理模塊用於滿足系統中不同工作電壓的需求。中央處理模塊控制保險絲控制開關工作，溫度傳感器緊貼在控制開關模塊的兩M0S管表面上，將檢測到的溫度信號傳輸給中央處理模塊。當中央處理模塊檢測到控制開關模塊溫度超過設定值時，認為控制開關模塊存在異常，則中央處理模塊控制保險絲控制開關打開以熔斷迴路保險絲，停止電池組工作，避免了危險的發生。另外在中央處理模塊控制控制開關模塊斷開，停止工作後，中央處理模塊繼續檢測到電池組單體電壓升高或下降，則認為控制開關模塊失效，但並未發熱，中央處理模塊控制保險絲控制開關打開，熔斷迴路中的保險絲，使電池組物理切斷工作迴路，避免電池組繼續工作，引發危險。本實用新型不僅能對電池組進行過充、過放、短路、過流等保護，並通過對控制開關模塊溫度檢測，對保險絲進行熔斷，進一步保護了電池。
[0005]作為一種優選方案，所述控制開關模塊包括放電控制的MOS管Ql、充電控制的MOS管Q2、二極體D1、二極體D2，M0S管Ql的柵極和MOS管Q2的柵極分別連接至中央處理模塊上，MOS管Ql的漏極連接至MOS管Q2的漏極，MOS管Ql的源極與採樣電阻連接，MOS管Q2的源極與保險絲連接，二極體Dl正極連接MOS管Ql源極，二極體Dl負極連接MOS管Ql漏極，二極體D2正極連接MOS管Q2源極，二極體D2負極連接MOS管Q2漏極。控制開關模塊對電池組進行充電保護和放電保護,在中央處理模塊檢測到電池組有單體電壓過充時,控制充電控制的MOS管Q2關閉，斷開充電電路，對電池組進行充電保護，若此時中央處理模塊通過電壓比較模塊仍檢測到有充電電流，則認為MOS管Q2已被擊穿，進行報警。在中央處理模塊檢測到電池組有單體電壓過放、電池組過流、電池組總正與總負短路時,控制放電控制的MOS管Ql關閉，斷開放電電路，對電池組進行放電保護，若此時中央處理模塊通過採用線路仍檢測到有放電電流，則認為MOS管Ql已被擊穿，進行報警。
[0006]作為一種優選方案，單體電壓採集接口模塊包括有若干正極接線和負極接線，這些正極接線分別連接到電池組單體電池的正極上，負極接線連接至電池組的負極，單體電壓採集IC模塊具有若干檢測接口，檢測接口分別對應與正極接線、負極接線連接。單體電壓採集接口模塊分別對電池組每個單體電池電壓進行檢測，由單體電壓採集IC模塊對電壓數據進行採集然後發送至中央處理模塊。
[0007]作為一種優選方案，系統還包括有報警模塊、電壓比較模塊，所述報警模塊分別與電源管理模塊和中央處理模塊相連接，電壓比較模塊並接在採樣電阻上，且電壓比較模塊的信號輸出端連接至中央處理模塊。系統還具有控制開關模塊擊穿失效的檢測，並在失效的情況下能夠通過報警模塊報警，使用戶能夠及時發現及時進行維修。電壓比較器用於對採樣電阻兩端電壓進行比較，中央處理模塊根據比較情況判斷控制開關模塊是否被擊穿，並在判斷擊穿後控制報警模塊進行報警，提醒用戶需及時維修，防止電池組在失控的情況下繼續使用，導致維修的發生。
[0008]作為一種優選方案，系統還包括所述報警模塊包括揚聲器、三極體Q3、發光二極體D3、電阻Rl、電阻R2，所述揚聲器正極連接電源正極，揚聲器負極連接三極體Q3集電極，三極體Q3發射極接地，三極體Q3基極通過連接電阻Rl後連接到中央處理模塊上，電阻R2 —端連接在揚聲器正極上，電阻R2另一端連接發光二極體D3正極，發光二極體D3負極連接揚聲器負極。報警模塊受中央處理模塊控制，在中央處理模塊檢測到控制開關模塊被擊穿時，發送信號至三極體Q3基極，使得三極體Q3導通，揚聲器和發光二極體D3都被導通，進行聲光報警。
[0009]因此，本實用新型的優點是:具有對場效應管溫度檢測功能，根據溫度判斷場效應管工作狀態，在工作異常情況下能夠及時熔斷保險絲，對電池進行保護，另外還具有場效應管擊穿檢測功能，通過對電壓電流檢測，能夠及時發現控制開關模塊異常情況，並具有報警模塊能及時進行報警，提醒用戶需及時維修，防止電池組在失控的情況下繼續使用，導致危險的發生，而且還能夠對控制開關模塊失效進行進一步保護處理，保護了電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖1是本實用新型的一種電路結構框示圖；
[0011]附圖2是本實用新型中報警模塊的一種電路結構示意圖。
[0012]1-電池組2-單體電壓採集接口模塊3-單體電壓採集IC模塊4-電源管理模塊5-報警模塊6-中央處理模塊7-保險絲控制開關8-控制開關模塊9-電壓比較模塊10-採樣電阻11-保險絲12-揚聲器13-溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0014]實施例:
[0015]本實施例一種具有場效應管擊穿檢測的電池管理系統，如圖1所示，包括電池組
1、控制開關模塊8、採樣電阻10、保險絲11、保險絲控制開關7、電壓比較模塊9、單體電壓採集接口模塊2、單體電壓採集IC模塊3、電源管理模塊4、報警模塊5、中央處理模塊6、保險絲11、保險絲控制開關7、溫度傳感器13。電池組由多個單體電池串聯而成，電池組正極通過串聯保險絲控制開關、保險絲、控制開關模塊、採樣電阻後連接在電池組負極，這樣構成一個迴路。
[0016]單體電源採集接口模塊2包括若干正極接線和一個負極接線，正極接線分別連接到電池組中各單體電池的正極上，負極接線連接到電池組的負極。單體電壓採集接口模塊與單體電壓採集IC模塊3相連接，單體電壓採集IC模塊信號輸出端連接到中央處理模塊6上，另外電源管理模塊具有兩個埠分別連接到單體電壓採集IC模塊上，通過單體電壓採集IC模塊分別與電池組的總正極和總負極相連接，電源管理模塊還分別與溫度傳感器13、報警模塊5、中央處理模塊6連接，溫度傳感器和報警模塊分別連接到中央處理模塊上，且溫度傳感器安裝在控制開關模塊的表面上。中央處理模塊分別連接到控制開關的控制端和保險絲控制開關的控制端上，中央處理模塊還具有採樣線路，採樣線路連接至控制開關與採樣電阻之間的線路上。
[0017]系統還具有場效應管擊穿檢測功能，系統還包括有電壓比較模塊9，電壓比較模塊9具有兩個輸入端，分別連接在採樣電阻兩端，將電壓比較模塊並聯在採樣電阻上，且電壓比較器模塊輸出端連接到中央處理模塊上。
[0018]如圖1所示，控制開關模塊8包括放電控制的MOS管Ql、充電控制的MOS管Q2、二極體D1、二極體D2，M0S管Ql的柵極和MOS管Q2的柵極分別連接至中央處理模塊6上，MOS管Ql的漏極連接至MOS管Q2的漏極，MOS管Ql的源極與採樣電阻10連接，MOS管Q2的源極與保險絲一端連接，二極體Dl正極連接MOS管Ql源極，二極體Dl負極連接MOS管Ql漏極，二極體D2正極連接MOS管Q2源極，二極體D2負極連接MOS管Q2漏極。
[0019]如圖2所示，報警模塊5包括揚聲器12、三極體Q3、發光二極體D3、電阻R1、電阻R2，所述揚聲器正極連接電源正極，揚聲器負極連接三極體Q3集電極，三極體Q3發射極接地，三極體Q3基極通過連接電阻Rl後連接到中央處理模塊上，電阻R2 —端連接在揚聲器正極上，電阻R2另一端連接發光二極體D3正極，發光二極體D3負極連接揚聲器負極。
[0020]本實施例系統中央處理模塊通過單體電壓採集1C模塊、單體電壓採集接口模塊檢測電池組單體的電壓電流情況，若檢測到電池組有單體電壓過充時，則控制M0S管Q2關閉，實現充電保護。若檢測到電池組有單體電壓過放、電池組過流、電池組總正與總負短路，則控制M0S管Q1關閉，斷開放電電路，對電池組進行放電保護。這樣實現了對電池組過充保護、過放保護。
[0021]系統具有場效應管擊穿檢測和保護。若在充電過程中中央處理模塊已經控制M0S管Q2關閉了，此時若此時中央處理模塊通過電壓比較模塊仍檢測到有充電電流，則認為M0S管Q2已被擊穿，中央處理模塊發送信息給報警模塊，報警模塊進行報警。若在放電過程中中央處理模塊已經控制M0S管Q1關閉了，若此時中央處理模塊通過採用線路仍檢測到有放電電流，則認為M0S管Q1已被擊穿，中央處理模塊發送信息給報警模塊，報警模塊進行報
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目Ο
[0022]系統具有溫度檢測功能，溫度傳感器檢測控制開關模塊兩M0S管的溫度，當中央處理模塊檢測到M0S管溫度超過設定值時，認為M0S管存在異常，則中央處理模塊控制保險絲控制開關打開以熔斷迴路保險絲，停止電池組工作，避免了危險的發生。另外在中央處理模塊控制控制開關模塊斷開，停止工作後，中央處理模塊繼續檢測到電池組單體電壓升高或下降，則認為控制開關模塊失效，但並未發熱，中央處理模塊控制保險絲控制開關打開，熔斷迴路中的保險絲，使電池組物理切斷工作迴路，避免電池組繼續工作，引發危險。
[0023]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
[0024]儘管本文較多地使用了電池組、單體電壓採集接口模塊、單體電壓採集1C模塊、電源管理模塊等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【權利要求】
1.一種具有場效應管溫度檢測的電池管理系統，其特徵在於:包括由多個電池串聯而成的電池組(1)、控制開關模塊(8)、採樣電阻(10)、保險絲(11)、保險絲控制開關(7)，電池組正極通過串聯保險絲控制開關、保險絲、控制開關模塊、採樣電阻後連接在電池組負極，系統還包括有電源管理模塊(4)、中央處理模塊(6 )、單體電壓採集接口模塊(2 )、單體電壓採集1C模塊(3)、溫度傳感器(13)，所述中央處理模塊分別連接到控制開關的控制端和保險絲控制開關的控制端上，中央處理模塊還具有採樣線路連接至控制開關與採樣電阻之間的線路上，所述電源管理模塊分別連接到中央處理模塊和單體電壓採集接口模塊上，所述溫度傳感器安裝在控制開關模塊表面上，溫度傳感器分別與電源管理模塊和中央處理模塊連接，所述單體電壓採集接口模塊與電池組連接，且單體電壓採集接口模塊與單體電壓採集1C模塊連接，單體電壓採集1C模塊與中央處理單元連接。
2.根據權利要求1所述的具有場效應管溫度檢測的電池管理系統，其特徵是所述控制開關模塊(8)包括放電控制的MOS管Q1、充電控制的MOS管Q2、二極體D1、二極體D2，MOS管Q1的柵極和MOS管Q2的柵極分別連接至中央處理模塊(6)上，MOS管Q1的漏極連接至MOS管Q2的漏極，MOS管Q1的源極與採樣電阻(10)連接，MOS管Q2的源極與保險絲(11)連接，二極體D1正極連接MOS管Q1源極，二極體D1負極連接MOS管Q1漏極，二極體D2正極連接MOS管Q2源極，二極體D2負極連接MOS管Q2漏極。
3.根據權利要求1所述的具有場效應管溫度檢測的電池管理系統，其特徵是單體電壓採集接口模塊(2)包括有若干正極接線和負極接線，這些正極接線分別連接到電池組(1)單體電池的正極上，負極接線連接至電池組的負極，單體電壓採集1C模塊具有若干檢測接口，檢測接口分別對應與正極接線、負極接線連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的具有場效應管溫度檢測的電池管理系統，其特徵是還包括有報警模塊(5)、電壓比較模塊(9)，所述報警模塊分別與電源管理模塊(4)和中央處理模塊(6)相連接，電壓比較模塊並接在採樣電阻(10)上，且電壓比較模塊的信號輸出端連接至中央處理模塊(6 )。
5.根據權利要求4所述的一種場效應管溫度檢測的電池管理系統，其特徵是還包括所述報警模塊(5)包括揚聲器(12)、三極體Q3、發光二極體D3、電阻R1、電阻R2，所述揚聲器正極連接電源正極，揚聲器負極連接三極體Q3集電極，三極體Q3發射極接地，三極體Q3基極通過連接電阻R1後連接到中央處理模塊上，電阻R2 —端連接在揚聲器正極上，電阻R2另一端連接發光二極體D3正極，發光二極體D3負極連接揚聲器負極。
【文檔編號】H02J7/00GK204103552SQ201420562594
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】王玉龍, 孫延先, 任寧, 潘健健, 葉華 申請人:浙江超威創元實業有限公司