本實用新型涉及串聯(lián)電池組，具體地，涉及一種串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置。

背景技術(shù)：

鋰離子的單體電池串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)構(gòu)成的電池組廣泛用于電動二輪車、電動摩托車、四輪電動車、電池能量存儲系統(tǒng)等。電池組的安全性和使用壽命是電池組的核心關(guān)鍵技術(shù)。

通常保障電池安全性的主要有：控制電池充電和放電電壓位于合理的范圍內(nèi)，當電池電壓超過設定值，就切斷電池輸入或輸出回路。比如采用電動車鋰離子電池保護板，保護參數(shù)包括：電池電壓、電流、溫度。該類型的電池保護板只具有保護功能，沒有通訊功能，不能告知用電器自身狀態(tài)，也不能與充電機通訊，告知充電機可以采用的充電電壓，容易造成電池過充電，從而引起電池損壞。

另一種保障電池安全性的電池管理系統(tǒng)采用通訊方式，如專利號為CN103124086A、CN102694404A的電動汽車的電池管理系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊、控制模塊和中央處理器。電池信號采集模塊通過控制器進行數(shù)據(jù)采集，然后通過CAN總線傳輸給放電控制執(zhí)行裝置?；蛘邔⒊浞烹娍刂菩盘杺鬏斀o充電機，充電機根據(jù)設定值調(diào)整充電電流和充電電壓，以保障電池不會發(fā)生過充電和過放電。通訊方式控制電池充放電過程具有靈活性，信息量大，控制方式靈活，但當電池遇到緊急溫度升高、短路等極端快速惡化的情況下，通訊方式速度慢，來不及反應，例如，當遇到電池短路，傳統(tǒng)的CAN通訊速度慢，電池主回路來不及切斷，可能會造成電池損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置。

根據(jù)本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置，包括串聯(lián)電池組、斷路器、電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊、硬件保護電路以及驅(qū)動電路；

其中，所述串聯(lián)電池組的輸出回路上設置有所述斷路器、電流采集模塊；所述電壓采集模塊的輸入端連接在所述串聯(lián)電池組的兩端；所述溫度采集模塊的采集端連接所述串聯(lián)電池組的表面；

所述電流采集模塊、所述電壓采集模塊、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接所述硬件保護電路的輸入端；所述硬件保護電路的輸出端通過所述驅(qū)動電路連接所述斷路器的控制端。

優(yōu)選地，所述斷路器采用繼電器；

所述繼電器的開關(guān)部接入所述串聯(lián)電池組的輸出回路上；所述繼電器的控制部連接所述驅(qū)動電路。

優(yōu)選地，所述斷路器采用兩個MOSFET管；兩個MOSFET管的漏極相連；

一MOSFET管的源極連接串聯(lián)電池組的輸出端，另一MOSFET管的源極連接電機控制器母線；

所述驅(qū)動電路連接兩個MOSFET管的柵極。

優(yōu)選地，所述硬件保護電路采用電壓比較器。

優(yōu)選地，還包括相連接的微處理器和參數(shù)存儲模塊；

其中，所述電流采集模塊、所述電壓采集模塊、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接微處理器；

所述微處理器通過所述驅(qū)動電路連接所述斷路器的控制端。

優(yōu)選地，所述參數(shù)存儲模塊中存儲有第一溫度閾值、第一電壓閾值、第一電流閾值；第二溫度閾值、第二電壓閾值、第二電流閾值；第三溫度閾值、第三電壓閾值、第三電流閾值、溫度上升速度閾值。

優(yōu)選地，還包括通信接口電路、電池管理系統(tǒng)、電機控制器以及電機；

其中，所述微處理器通過通信接口電路連接電池管理系統(tǒng)、電機控制器；所述電機控制器連接電機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的有益效果：

1、本實用新型設置有硬件保護電路，能夠在遇到軟件保護電路和控制算法失效時，硬件保護電路可以確保電池不會發(fā)生嚴重傷害；

2、本發(fā)明提高電池安全保護的可靠性，通過硬件電路和軟件的雙重保護裝置的聯(lián)合應用，確保電池保護電路的工作的可靠性；

3、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，易于推廣。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的使用流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。

在本實施例中，本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置，包括串聯(lián)電池組、斷路器、電流采集模塊、電壓采集模塊、溫度采集模塊、硬件保護電路以及驅(qū)動電路；

其中，所述串聯(lián)電池組的輸出回路上設置有所述斷路器、電流采集模塊；所述電壓采集模塊的輸入端連接在所述串聯(lián)電池組的兩端；所述溫度采集模塊的采集端連接所述串聯(lián)電池組的表面；

所述電流采集模塊、所述電壓采集模塊、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接所述硬件保護電路的輸入端；所述硬件保護電路的輸出端通過所述驅(qū)動電路連接所述斷路器的控制端。

所述斷路器采用繼電器；所述繼電器的開關(guān)部接入所述串聯(lián)電池組的輸出回路上；所述繼電器的控制部連接所述驅(qū)動電路。繼電器的觸點分別連接到串聯(lián)電池組的輸出端和連接到電機控制器的直流母線。

在變形例中，所述斷路器采用兩個MOSFET管，具體為電流保護MOSFET、軟起動MOSFET；兩個MOSFET管的漏極相連；一MOSFET管的源極連接串聯(lián)電池組的輸出端，另一MOSFET管的源極連接電機控制器母線；所述驅(qū)動電路連接兩個MOSFET管的柵極。

所述硬件保護電路采用電壓比較器。

在變形例中，本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置，還包括相連接的微處理器和參數(shù)存儲模塊；其中，所述電流采集模塊、所述電壓采集模塊、所述溫度采集模塊的輸出端分別連接微處理器；所述微處理器通過所述驅(qū)動電路連接所述斷路器的控制端。電池參數(shù)存儲模塊中存儲了電池的限制保護閾值，具體為，存儲有第一溫度閾值、第一電壓閾值、第一電流閾值；第二溫度閾值、第二電壓閾值、第二電流閾值；第三溫度閾值、第三電壓閾值、第三電流閾值、溫度上升速度閾值。

本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置，還包括通信接口電路、電池管理系統(tǒng)、電機控制器以及電機；其中，所述微處理器通過通信接口電路連接電池管理系統(tǒng)、電機控制器；所述電機控制器連接電機。

本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置，還包括BMS與充電機鏈接確認裝置、BMS與電機、顯示儀表的通訊裝置、BMS充電保護和放電保護控制邏輯。

其中，故障報警連接線的安全保護，原理是集電池電流、單體電壓、溫度信號，將集電池電流、單體電壓、溫度信號與參數(shù)存儲模塊內(nèi)的設定值比較，當電流、溫度、單體電壓信號超出設定值時，將信號輸出到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路輸出到斷路器，從而切斷主回路，避免電池收到損壞。

內(nèi)部的電壓當電池電壓，反應速度快，能夠監(jiān)測到短路、過溫度、欠壓等故障，能夠在電池管理系統(tǒng)下位機休眠的狀態(tài)下產(chǎn)生報警動作，節(jié)約系統(tǒng)功耗，并且能夠在SPI、CAN通訊失效的情況下，產(chǎn)生報警信號，保障了系統(tǒng)的抗干擾性能；

電池充電的控制邏輯，通訊狀態(tài)，電池電流、電池電壓、電池溫度、充電時間、電池溫度變化率，作為電池充電控制邏輯。

電池的放電控制邏輯，通訊狀態(tài)，電池電流、電池電壓、電池溫度、充電時間、電池溫度變化率，作為電池充電控制邏輯。

本實用新型通訊方式采用了CAN通訊。通訊信息包括上述參數(shù)閾值(溫度閾值、電流閾值、電壓閾值，當前工作電壓、電流、溫度)等。通過CAN通訊的方式，電池管理系統(tǒng)和電機控制器、充電機之間的握手信號，以確定通訊方式工作處于正常狀態(tài)。

因此，在本實用新型提供的串聯(lián)電池組充電和放電安全控制裝置中，當電池在充電或放電過程中，采用軟件控制提高電池的充電效率、控制電池溫度等功能。另一方面，采用硬件電路控制方法主要針對如短路、電池溫度急劇上升等極端情況，此時，可以不經(jīng)過控制器的通訊交換信息，而是由硬件保護電路裝置直接切斷主回路，從而保護電池安全。另外，本實用新型能夠提高電池使用壽命，通過控制多級閾值，控制電池充電速度和充電電壓，達到及提高充電速度，又提高電池壽命的目的。

以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。