本實用新型涉及電池控制單元，特別涉及一農(nóng)機的電池控制單元及其應(yīng)用，其中所述電池控制單元，供于所述農(nóng)機中以負責對所述電池組進行有效管理和安全監(jiān)控，以提高所述電池組的使用效率和可靠性同時延伸所述電池組的使用壽命。

背景技術(shù)：

在工業(yè)革命時期，蒸氣機的問世，加速了人類科技文明的進步。當中所謂蒸氣機是屬于外燃機，其中燃料是屬于外部燃燒，對鍋爐內(nèi)部的水間接加熱產(chǎn)生高溫高壓水蒸氣，再輸送到機器去作功，是一種把熱能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。然而，相對于外燃機而言，內(nèi)燃機的發(fā)明更是被廣泛的用于現(xiàn)代，像是汽車、船舶、飛機、農(nóng)機、火箭等的發(fā)動機或引擎基本上都是屬于內(nèi)燃機。所謂內(nèi)燃機需要藉助于燃料燃燒，根據(jù)工作原理的不同可大概的分為往復活塞式內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣渦輪發(fā)動機、噴氣發(fā)動機等。然而，內(nèi)燃機使用的燃料，一般都是碳氫化合物，常見的有汽油、柴油、天然氣、煤油等，而這些又稱為礦物能源，也是目前人類使用的主要能源特別地是，這就的能源隨著不斷的開采利用而逐漸減少，更進一步的，因為能源的問題甚至引發(fā)了戰(zhàn)爭。另外，使用礦物能源最大的問題是生態(tài)環(huán)境的污染，其中礦物能源在燃燒過程中產(chǎn)生大量的CO2、SO2、HC、O3等有毒有害氣體，這些不但導致環(huán)境的污染還造成人體呼吸系統(tǒng)障礙以及癌癥等諸多疾病，同時礦物燃料還造成酸雨增加，對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生了巨大的負面影響。

因此，內(nèi)燃機的各種運用，雖然帶來人類的文明發(fā)展快速，但是同時也帶來了環(huán)境的污染。內(nèi)燃機的最主要排放物是CO2、水汽和一些顆粒物。進一步地，內(nèi)燃機還會排放一氧化碳、氮氧化物、硫化物(主要是二氧化硫)和一些未燃燒的碳氫化合物。這些廢氣對人類的健康造成不利的影響。其中一氧化碳會取代氧和血紅素結(jié)合，使人體內(nèi)血液運送氧氣的能力降低，使腦部缺氧、暈眩、頭痛和嘔吐。氮氧化物對呼吸系統(tǒng)的影響最大，它會刺激鼻部、咽喉和氣管的粘膜，可能損害 肺部的正常功能和引起呼吸系統(tǒng)發(fā)炎。低濃度的碳氫化合物會刺激人體的呼吸系統(tǒng)；較高濃度時則可能影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。粒狀污染物吸進體內(nèi)會刺激呼吸系統(tǒng)，長期則造成慢性呼吸疾病、肺功能變差。

因此，近年來許多新引擎技術(shù)不斷的被開發(fā)出來，不斷的改善能源和污染的問題，但是，這大部份的開發(fā)重心都是放在汽車工業(yè)。然而，人類生存所不可或缺的一大重點是食物，從古至今，糧食問題一直存在，因此現(xiàn)今人們也將科技的發(fā)展用于農(nóng)業(yè)上，從手工具到大型機具不斷的改良，其中大部份的機具為了自動化和省力大部份的設(shè)計都會使用到引擎，而這個引擎使用的燃料通常都是礦物能源所提煉出，也就是汽油、柴油、天然氣、煤油等。因此，同樣的會有環(huán)境污染和能源不足的問題，因此，本實用新型是采用電動系統(tǒng)在農(nóng)機，以解決和克服上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于提供一農(nóng)機的電池控制單元，供檢測處理相關(guān)信息參數(shù)后向一控制系統(tǒng)輸出電能，其中電能由一電池所提供。

本實用新型的另一目的在于提供一農(nóng)機的電池控制單元，供用于所述農(nóng)機電動系統(tǒng)以負責對所述電池進行有效管理和安全監(jiān)控，這樣可提高所述電池的使用效率和可靠性并延伸所述電池的使用壽命。

本實用新型的另一目的在于提供一農(nóng)機的電池控制單元，其中所述電池控制單元又為電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)，其包括診斷模塊，以用于過高或過低電壓保護。也就是說，所述診斷模塊可使所述電池在充放電過程中有更準確的電壓偵測。

本實用新型的另一目的在于提供一農(nóng)機的電池控制單元，其包括通訊模塊，以確保農(nóng)機在使用狀態(tài)下信息的取得和處理。

本實用新型的另一目的在于提供一農(nóng)機的電池控制單元，其包括管理模塊，以用于控管所述電池的電流管理、SOC估測、過電流或過溫度保護、電池循環(huán)壽命估測。換句話說，可透過所述管理模塊來接收信息參數(shù)，像是電壓、電流、溫度等。

為了達到以上目的，本實用新型提供一電池控制單元，供耦合一電池組以用于農(nóng)機，包括：

一管理模塊，其電連接所述電池組；以及

一診斷模塊，其電連接所述電池組和所述管理模塊，這樣透過所述管理模塊和所述診斷模塊監(jiān)測管理所述農(nóng)機操作時的所述電池組，以進行電池狀態(tài)估計、能量管理、安全管理、通訊功能、熱管理、充電保證功能、故障診斷以及歷史資料儲存中的至少一項。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括一顯示單元連接于所述管理模塊和診斷模塊，以用于顯示各種相關(guān)數(shù)值。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述診斷模塊包括至少一診斷芯片，其連接于所述電池組供接收所述電池組的電壓訊號以進行過高或過低電壓保護等功能。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述管理模塊包括至少一管理芯片，其連接于所述電池組供接收所述電池組的電壓、電流、溫度，以進行SOC估測、電池循環(huán)壽命估測、過電流、過溫度保護。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括一信號處理模塊系選自于由摸擬訊號、PWM訊號、CAN總線或I2C串行接口所組成的群組，以確保所述農(nóng)機在使用狀態(tài)下信息的取得和處理。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括一均衡電源模塊，其連接于所述管理模塊和所述診斷模塊。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括一保護模塊，其連接于所述電池組和所述管理模塊。

本實用新型還提供一電池控制單元，供耦合一電池組以用于農(nóng)機，包括：

一溫度傳感器，一均衡電路，一電壓采集電路，一電流采集電路，一驅(qū)動處理電路，一充放電單元，一電源電路，一RS232通信驅(qū)動，以及一CAN-BUS通信驅(qū)動，其分別電連接于一控制單元，并且所述溫度傳感器，所述均衡電路，所述電壓采集電路，所述電流采集電路，所述充放電單元，所述驅(qū)動處理電路，所述電源電路，其分別電連接于所述電池組，這樣透過所述電池控制單元對所述農(nóng)機電動系統(tǒng)的所述電池組達到有效管理和安全監(jiān)控。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括電連接于所述控制單元的一存儲器，以記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括置于所述控制單元和所述充放電單元之間的一短路保護電路。

本實用新型還提供一電池控制單元，供耦合一電池組以用于農(nóng)機，包括：

一控制單元，一電壓檢測，一溫度檢測，一保護電路以及一轉(zhuǎn)接模塊，其中所述電壓檢測和所述溫度檢測分別連接于所述控制單元和所述電池組之間，以用于取得所述電池組的電壓和溫度并由所述控制單元管控所述電池組的狀態(tài)，所述保護電路電連接于所述控制單元，所述電壓檢測，所述溫度檢測和所述電池組，這樣當所述電池組出現(xiàn)異常時，透過所述控制單元和所述保護電路對所述電池組進行調(diào)整，所述轉(zhuǎn)接模塊連接于所述控制單元，供所述電池控制單元快速安裝至所述農(nóng)機上。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括電連接于所述電池組的一充電均衡單元，以確保充電時所述電池組內(nèi)的每個電池電壓相等。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括電連接于所述電池組的一保護單元，當所述電池組出現(xiàn)異常時，有效地保護所述電池組。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括電連接于所述控制單元的一存儲器，以記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括一電量計，其電連接于所述控制單元和所述電池組之間。

本實用新型還提供一農(nóng)機，包括：

根據(jù)上述任一項的所述電池控制單元；

一驅(qū)動機構(gòu)；

一控制系統(tǒng)，其連接于所述電池控制單元和所述驅(qū)動機構(gòu)；以及

一機械傳動機構(gòu)，其連接于所述驅(qū)動機構(gòu)，這樣透過所述電池控制單元以檢測處理農(nóng)機的相關(guān)信息參數(shù)后向農(nóng)機的所述控制系統(tǒng)輸出一電能，其中經(jīng)由所述控制系統(tǒng)檢測所述驅(qū)動機構(gòu)并提供可行性的所述信息參數(shù)給所述電池控制單元，最后由操作人員根據(jù)所述信息參數(shù)操作所述機械傳動機構(gòu)以達到所述農(nóng)機運行和種植的目地。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括電耦合于所述電池控制單元的一電池組。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，包括連接所述控制系統(tǒng)的一顯示系統(tǒng)，這樣所述操作人員通過所述顯示系統(tǒng)提供的所述信息參數(shù)操作相關(guān)的機械傳動機構(gòu)以達到所述農(nóng)機運行和種植的目地。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述驅(qū)動機構(gòu)為電機。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述顯示系統(tǒng)為各種顯示面板。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述電池組為可充電電池。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的一農(nóng)機配置概念圖。

圖2是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的一農(nóng)機的電池控制單元的配置概念圖。

圖3是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的一農(nóng)機的電池控制單元的第一替代模式配置概念圖。

圖4是根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例的一農(nóng)機的電池控制單元的第二替代模式配置概念圖。

具體實施方式

以下描述用于揭露本實用新型以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本實用新型的基本原理可以應(yīng)用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本實用新型的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

如圖1所示，是根據(jù)本實用新型一優(yōu)選實施例的一農(nóng)機的電池控制單元，供管理控制農(nóng)機運作時電能狀態(tài)，也就是說，所述電池控制單元對一電池進行有效管理和安全監(jiān)控，這樣可提高所述電池的做用效率和可靠性并延伸所述電池的使用壽命。另外，所述電池控制單元又可稱為電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)。透過所述電池控制單元100以檢測處理農(nóng)機的相關(guān)信息參數(shù)后向農(nóng)機的一控制系統(tǒng)300輸出一電能，其中所述電能經(jīng)由一電池或一電池組200所提供，其中經(jīng)由所述控制系統(tǒng)300檢測一驅(qū)動機構(gòu)500并提供可行性的所述信息參數(shù)給所述電池控制單元100，最后由操作人員通過一顯示系統(tǒng)400提供的所述信息參數(shù)操作相關(guān)的機械傳動機構(gòu)600以達到所述農(nóng)機運行和種植的目地。另外，值得一提的是，所述控制系統(tǒng)300用于給予所述驅(qū)動機構(gòu)500指令，同時所述驅(qū)動機構(gòu)500通過各機械傳動機構(gòu)600提供各功能700所需動力源。

圖1所示，所述電池控制單元100電連接于所述電池200和所述控制系統(tǒng)300 之間，這樣所述電池控制單元100可以控管所述電池的使用狀態(tài)，同時將所述電池的所述電能向所述農(nóng)機的所述控制系統(tǒng)輸出。并且，所述控制系統(tǒng)300可檢測所述驅(qū)動機構(gòu)500，并將所述驅(qū)動機構(gòu)500的所述信息參數(shù)傳送至所述電池控制單元100。值得一提的是，所述電池控制單元100電連接于所述顯示系統(tǒng)400，這樣所述信息參數(shù)即可通過所述電池控制單元100傳送至所述顯示系統(tǒng)400，并經(jīng)由所述顯示系統(tǒng)400顯示各種設(shè)計數(shù)值。特別地，所述驅(qū)動機構(gòu)500電連接于所述控制系統(tǒng)300，并且連接所述機械傳動機構(gòu)600，這樣當所述控制系統(tǒng)300對于所述驅(qū)動機構(gòu)500下達操作指令時，所述驅(qū)動機構(gòu)500將提供動力源至所述機械傳動機構(gòu)600，以使所述機械傳動機構(gòu)600達到所述農(nóng)機預設(shè)的各功能700。

值得一提的是，所述農(nóng)機可實施為壟上栽植機、煙草栽植機、高速插秧機、植保機、手扶式插秧機、電動微耕機等各種農(nóng)用機型。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動機構(gòu)500可實施為電機。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，所述顯示系統(tǒng)400可實施為各種顯示面板。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，所述電池組200可實施為可充電電池。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，如圖2所示，所述農(nóng)機的所述電池控制單元包括一診斷模塊101，一管理模塊102以及一顯示單元103。所述電池組200分別電連接于所述診斷模塊101、所述管理模塊102以及所述顯示單元103，其中所述診斷模塊、所述管理模塊以及所述顯示單元是分別搭配運用，以達到各種的控管，像是數(shù)據(jù)收集、電池狀態(tài)估計、能量管理、安全管理、通訊功能、熱管理、充電保證功能、故障診斷以及歷史資料儲存等。

特別地，所述診斷模塊包括至少一診斷芯片，供接收所述電池組的電壓訊號以進行過高或過低電壓保護和電池等功能，其中所述管理模塊包括至少一管理芯片，供接收所述電池組的電壓、電流、溫度，以進行SOC估測、電池循環(huán)壽命估測、過電流、過溫度保護。

值得一提的，所述數(shù)據(jù)收集是用以搜集所述農(nóng)機在工作時的各種狀態(tài)以及相對應(yīng)所述電池組在所述農(nóng)機工作時的所述電池組的狀態(tài)，各種數(shù)據(jù)的收集將是對于所述電池制單元100的性能重要指標。所以電池狀態(tài)估計則包括SOC和SOH等，是農(nóng)機進行能量與功率控制的動要依據(jù)，要求所述農(nóng)機在使用時隨時對所述農(nóng)機耗能進行計算，以便提供功率配置。所述能量管理是將電流、電壓、溫度、SOC、SOH等做為輸入?yún)?shù)，進行均衡充電、放電過程的監(jiān)控與管理,因此，值得一提 的是所述電池控制單元還包括一均衡電源模塊，其連接于所述管理模塊102和所述診斷模塊101，以確保充電電壓的均衡。所述安全管理包括監(jiān)測電池電壓、電流與溫度是否超過限制，防止電池過度充電與過度放電，特別是熱失控，一般是以直接切斷電源、示警、和短路等三種方式進行安全管理。所述通訊功能是利用摸擬訊號、PWM訊號、CAN總線或I2C串行接口等方式。所述熱管理是維推電池溫度的均衡，并在合理范圍對高溫電池散熱、對低溫電池加熱。所述充電保證功能是在檢測掌握各電池的工作狀態(tài)后，藉由充電控制將性能有所差異的不同電池進行充放電差別處理，以保證不會有過充或過放電的現(xiàn)像，因此，所述電池控制單元還包括一保護模塊，其連接于所述電池組和所述管理模塊。所述歷史資料儲存是對所述電池組的歷史狀況進行儲存，以便往后進行分析判斷。

所述電池控制單元進一步包括一通訊模塊系選自于由摸擬訊號、PWM訊號、CAN總線或I2C串行接口所組成的群組，以確保農(nóng)機在使用狀態(tài)下信息的取得和處理。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，如圖3所示，為所述農(nóng)機的所述電池控制單元的另一設(shè)計模式，其中所述電池控制單元100包括一控制單元11，一溫度傳感器12，一均衡電路13，一電壓采集電路14，一電流采集電路15，一驅(qū)動處理電路16，一充放電單元17，一短路保護電路18，一存儲器19，一電源電路20，一RS232通信驅(qū)動21，以及一CAN-BUS通信驅(qū)動22，以上各單元和電路是根據(jù)設(shè)計需求而連接，以用于所述農(nóng)機電動系統(tǒng)并負責對所述電池組進行有效管理和安全監(jiān)控。其中所述電池控制單元對于所述電池組進行的管理包括準確估測SOC，即準確估測所述電池組的荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)，又稱電池剩余電量，并且透過所述電池控制單元保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止過度充電或過度放電對于所述電池組造成的損傷，更進一步的隨時預報所述電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。

值得一提的是，在所述電池組充放電過程中，即時采集所述電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時提供所述電池狀況，挑選出有問題的所述電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性，使剩余電量估計模型的實現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為了進一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器等提供資料。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例，如圖4所示，為所述農(nóng)機的所述電池控制單元的另二設(shè)計模式，其中所述電池控制單元100包括一控制單元11A，一電壓檢測12A，一溫度檢測13A，一保護單元14A，一充電均衡單元15A，一存儲器16A，一電量計17A，一保護電路18A以及一轉(zhuǎn)接模塊19A，以上各單元和電路是根據(jù)設(shè)計需求而連接，以用于所述農(nóng)機電動系統(tǒng)并負責對所述電池組進行有效管理和安全監(jiān)控。其中所述電池控制單元100對于所述電池組200進行的管制包含準確估測SOC，即準確估測所述電池組的荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)，又稱電池剩余電量，并且透過所述電池控制單元保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止過度充電或過度放電對于所述電池組造成的損傷，更進一步的隨時預報所述電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。

值得一提的是，在所述電池組充放電過程中，即時采集所述電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時提供所述電池狀況，挑選出有問題的所述電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性，使剩余電量估計模型的實現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為了進一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器等提供資料。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述的各種電池控制單元的設(shè)計模式會根據(jù)各種不同的需求情況進行調(diào)整設(shè)計，可能是不同的農(nóng)機、不同的環(huán)境、不同的需求以進行改變設(shè)計。特別的是本實用新型主要是透過所述電池控制單元對所述農(nóng)機電動系統(tǒng)進行控管，也就是說所述電池控制單元與所述農(nóng)機的所述電池是結(jié)合在一起，以對所述電池的電壓、溫度、電流進行檢測，同時還進行熱管理、電池均衡管理、警報提醒、漏電檢測、計算剩余容量、放電功率，報告SOC&SOH狀態(tài)等，并提供所述電池組的優(yōu)化使用方法，防止電池組濫用和不合理使用，保障其使用的安全性和長壽命，又能最大限度的發(fā)揮其性能，實現(xiàn)電池容量和能量利用的高效性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述描述及附圖中所示的本實用新型的實施例只作為舉例而并不限制本實用新型。本實用新型的目的已經(jīng)完整并有效地實現(xiàn)。本實用新型的功能及結(jié)構(gòu)原理已在實施例中展示和說明，在沒有背離所述原理下，本實用新型的實施方式可以有任何變形或修改。