智能电池充电系统及其控制方法、智能电池装置与流程

本发明涉电池技术领域，尤其是涉及一种智能电池充电系统和智能电池装置，以及智能电池充电系统的控制方法。

背景技术：

随着锂电池的广泛应用，越来越多的电池加入了电池管理系统(Battery Management System)，并且呈现出智能化的倾向。相关技术中，通常把带有微控制器和电池管理系统的电池称为智能电池。智能电池系统能够实时监控自身的电压、电流、电量、温度等信息，并且在电池发生故障时能自动作出保护。例如，充电时，智能电池若监控到自身的温度过高、电压异常或者电流过大等异常情况，会自动断开充电器的连接，停止充电，从而保证安全。

不管是普通电池，还是智能电池，其电池的充电过程中都是电池与充电器直接相连，并且电池与充电器无法知道彼此的实际工况，倘若电池在充电过程中出现温度过高，或者电压过高等异常情况，而充电器无法获知电池的异常情况继续充电，就非常容易发生起火甚至爆炸现象。在实际的工程应用中，即使智能电池具有一定的自我保护能力，但是智能电池本身是由微控制器控制的，若出现异常或者死机，智能电池则与普通电池一样，完全失去了保护作用。所以有必要对现有的充电方式进行改造，以增加充电的安全性。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种智能电池充电系统，该智能电池充电系统通过设置保护装置从而可以实时监控智能电池和充电器的充电状态，确保智能电池的充电安全。

本发明还提出一种智能电池装置。

本发明进一步还提出一种上述智能电池充电系统的控制方法，该控制方法可以有效保护智能电池的充电安全。

根据本发明第一方面实施例的智能电池充电系统，包括：智能电池、充电器和保护装置，所述保护装置连接在所述智能电池与所述充电器之间，其中，所述保护装置与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的状态信息，并监控所述充电器的工作状态信息，以及根据所述智能电池的状态信息判断所述智能电池在充电过程中发生异常和/或根据所述智能电池的状态信息和所述充电器的工作状态信息判断所述充电器在充电过程中发生异常时，断开所述智能电池与所述充电器之间的充电连接。

根据本发明实施例的智能电池充电系统，通过设置连接在智能电池与充电器之间的保护装置，并且利用保护装置对智能电池和充电器进行监控，从而可以在充电过程中监控智能电池和充电器的工作状态是否异常，进而当异常发生时，断开智能电池和充电器之间的充电连接，该智能电池充电系统对智能电池起到双重的保护作用，从而确保智能电池的安全。

在一些优选实施例中，所述智能电池的状态信息包括所述智能电池的电压、电流和温度，所述充电器的工作状态信息包括充电电压和充电电流。

在一些优选实施例中，所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电压，并判断所述标准充电电压与所述充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值，其中，如果所述电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；如果所述电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断所述充电电压与所述智能电池匹配，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电流，并判断所述充电电流是否大于或等于所述标准充电电流与第一电流阈值的电流和值，其中，如果所述充电电流大于或等于所述电流和值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；如果所述充电电流小于所述电流和值，则判断所述充电电流满足所述智能电池的充电需求，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，当所述保护装置与所述智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常；当判断所述智能电池的温度大于或等于预设温度阈值时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常；当判断所述智能电池的电压大于或等于第二电压阈值时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常。

在一些优选实施例中，所述保护装置包括可控开关和微控制器，所述微控制器与所述智能电池之间建立通信连接，所述微控制器通过控制所述可控开关断开以断开所述智能电池与所述充电器之间的充电连接。

在一些优选实施例中，所述保护装置还包括电压检测单元和电流检测单元，所述微控制器通过所述电压检测单元检测所述充电电压和通过所述电流检测单元检测所述充电电流以监控所述充电器的工作状态信息。

根据本发明第二方面实施例的智能电池装置，包括智能电池和保护装置，所述智能电池与所述保护装置相连，所述保护装置还用以连接充电器，其中，所述保护装置与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的状态信息，并在连接有所述充电器给所述智能电池充电时，监控所述充电器的工作状态信息，以及根据所述智能电池的状态信息判断所述智能电池在充电过程中发生异常和/或根据所述智能电池的状态信息和所述充电器的工作状态信息判断所述充电器在充电过程中发生异常时，断开所述智能电池与所述充电器之间的充电连接。

根据本发明实施例的智能电池装置的安全性能更好。

在一些优选实施例中，所述智能电池的状态信息包括所述智能电池的电压、电流和温度，所述充电器的工作状态信息包括充电电压和充电电流。

在一些优选实施例中，所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电压，并判断所述标准充电电压与所述充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值，其中，如果所述电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；如果所述电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断所述充电电压与所述智能电池匹配，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电流，并判断所述充电电流是否大于或等于所述标准充电电流与第一电流阈值的电流和值，其中，如果所述充电电流大于或等于所述电流和值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；如果所述充电电流小于所述电流和值，则判断所述充电电流满足所述智能电池的充电需求，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，当所述保护装置与所述智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常；当判断所述智能电池的温度大于或等于预设温度阈值时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常；当判断所述智能电池的电压大于或等于第二电压阈值时，所述保护装置判断所述智能电池发生异常。

在一些优选实施例中，所述保护装置包括可控开关和微控制器，所述微控制器与所述智能电池之间建立通信连接，所述微控制器通过控制所述可控开关断开以断开所述智能电池与所述充电器之间的充电连接。

在一些优选实施例中，所述保护装置还包括电压检测单元和电流检测单元，所述微控制器通过所述电压检测单元检测所述充电电压和通过所述电流检测单元检测所述充电电流以监控所述充电器的工作状态信息。

根据本发明第三方面实施例的智能电池充电系统的控制方法中，所述智能电池充电系统包括智能电池、充电器和保护装置，所述保护装置连接在所述智能电池与所述充电器之间，所述方法包括以下步骤：

所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的状态信息，并监控所述充电器的工作状态信息；

根据所述智能电池的状态信息判断所述智能电池在充电过程中是否发生异常，并根据所述智能电池的状态信息和所述充电器的工作状态信息判断所述充电器在充电过程中是否发生异常；

如果判断所述智能电池在充电过程中发生异常和/或所述充电器在充电过程中发生异常，则断开所述智能电池与所述充电器之间的充电连接。

根据本发明的智能电池充电系统的控制方法可靠、可以有效保证智能电池在充电过程中的安全。

在一些优选实施例中，所述智能电池的状态信息包括所述智能电池的电压、电流和温度，所述充电器的工作状态信息包括充电电压和充电电流。

在一些优选实施例中，根据所述智能电池的状态信息和所述充电器的工作状态信息判断所述充电器在充电过程中是否发生异常，包括：

所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电压，并判断所述标准充电电压与所述充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值；

如果所述电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；

如果所述电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断所述充电电压与所述智能电池匹配，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，根据所述智能电池的状态信息和所述充电器的工作状态信息判断所述充电器在充电过程中是否发生异常，还包括：

所述保护装置通过与所述智能电池进行通信以获取所述智能电池的标准充电电流，并判断所述充电电流是否大于或等于所述标准充电电流与第一电流阈值的电流和值；

如果所述充电电流大于或等于所述电流和值，则判断所述充电器在充电过程中发生异常；

如果所述充电电流小于所述电流和值，则判断所述充电电流满足所述智能电池的充电需求，并控制所述充电器给所述智能电池充电。

在一些优选实施例中，判断所述智能电池在充电过程中发生异常，包括：

当所述保护装置与所述智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，判断所述智能电池发生异常；

当判断所述智能电池的温度大于或等于预设温度阈值时，判断所述智能电池发生异常；

当判断所述智能电池的电压大于或等于第二电压阈值时，判断所述智能电池发生异常。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的智能电池充电系统和智能电池装置的原理图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的智能电池充电系统和智能电池装置的原理图；

图3是根据本发明实施例的智能电池充电系统的控制方法流程图。

附图标记：

智能电池充电系统10；充电器11；

智能电池装置20；智能电池21；保护装置22；可控开关S1；微控制器221；第一电阻R1；第二电阻R2；第三电阻R3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面将参考附图描述根据本发明实施例的智能电池充电系统和智能电池装置，以及智能电池充电系统的控制方法。

如图1和图2所示，根据本发明第一方面实施例的智能电池充电系统10包括：智能电池21、充电器11和保护装置22，保护装置22连接在智能电池21与充电器11之间，其中，保护装置22与智能电池21进行通信以获取智能电池21的状态信息，并监控充电器11的工作状态信息，以及根据智能电池21的状态信息判断智能电池21在充电过程中发生异常和/或根据智能电池21的状态信息和充电器11的工作状态信息判断充电器11在充电过程中发生异常时，断开智能电池21与充电器11之间的充电连接。

也就是说，本发明的智能电池充电系统10是在现有的充电系统中增加了一个外部的保护装置22，如图1和图2所示，保护装置22一方面可以监控智能电池21的状态信息，另一方面也可以监控充电器11的工作状态信息。在充电的过程中，保护装置22若检测到智能电池21状态异常时，立即控制断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，此外，若护装置若检测到充电器11状态异常时，也会立即控制断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，停止充电。

根据本发明实施例的智能电池充电系统10，通过设置连接在智能电池21与充电器11之间的保护装置22，并且利用保护装置22对智能电池21和充电器11进行监控，从而可以在充电过程中监控智能电池21和充电器11的工作状态是否异常，进而当异常发生时，断开智能电池21和充电器11之间的充电连接，该智能电池充电系统10对智能电池21起到双重的保护作用，从而确保智能电池21的安全。

下面将参见图1和图2详细描述根据本发明的实施例的智能电池充电系统10。

在本发明的一些实施例中，智能电池充电系统10中，保护装置22可以包括可控开关S1和微控制器221，微控制器221与智能电池21之间建立通信连接，微控制器221通过控制可控开关S1断开以断开智能电池21与充电器11之间的充电连接。

具体地，如图2所示，智能电池21的正极与充电器11的电源正极直接相连，智能电池21的负极通过可控开关S1与充电器11的负极相连，当微控制器221控制可控开关S1闭合时，智能电池21与充电器11负极连通，就可以正常充电；当微控制器221控制可控开关S1断开时，智能电池21与充电器11负极断开，就可以停止充电。

在正常充电的过程中，保护装置22的微控制器221可以通过通信总线，例如CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)总线、I²C(Inter－Integrated Circuit)总线、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线等，从智能电池21实时获取智能电池21内部电芯的电压、电流、温度、状态等信息。微控制器221通过这些信息，若判断出智能电池21有异常情况，也会断开可控开关S1，停止充电，从而保护智能电池21。

虽然智能电池21内部有异常时，智能电池21有一定的保护能力，保护装置22根据智能电池21信息所作的保护是为了多一重保护，这是安全冗余的做法，即便智能电池21内部保护电路失效，通过设置保护装置22，智能电池21依然具有外部保护的功能。这种保护是非常有效，也被实际证明这种附加的保护方式更安全，更可靠。

在本发明的一些实施例中，智能电池充电系统10中，保护装置22如何根据智能电池21的状态信息来判断智能电池21在充电过程中发生异常，可以包括如下内容：

可选地，在本发明的智能电池充电系统10中，若保护装置22与智能电池21之间在预设时间内无法建立通信连接时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221与智能电池21之间在预设时间内无法建立通信连接时，则保护装置22判断智能电池21发生异常，此时微控制器221可以控制可控开关S1断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，停止充电，从而确保智能电池21的安全。例如在本发明的一个示例中，保护装置22与智能电池21之间超过3秒钟无法建立通信连接时，很可能说明智能电池21已经损坏，此时必须停止充电。

可选地，在本发明的智能电池充电系统10中，当保护装置22判断智能电池21的温度大于或等于预设温度阈值时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221通过与智能电池21的通信读取智能电池21内部温度，若该温度过高，则微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。

可选地，在本发明的智能电池充电系统10中，当判断智能电池21的电压大于或等于第二电压阈值时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221通过与智能电池21的通信读取智能电池21的电芯电压，若该电芯电压过高，则微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。需要说明的是，电芯电压过高时继续充电就会产生过充，容易引起锂智能电池21鼓包，甚至引发爆炸。

可选地，在本发明的智能电池充电系统10中，当判断智能电池21的状态异常时，保护装置22判断能电池发生异常。这里需要解释的是，此处的“智能电池21的状态”可以指智能电池21内部的控制装置、检测装置等的工作状态，例如智能电池21内部用于检测电压、电流、电量或温度的传感器，当保护装置22检测到传感器的工作发生异常时，保护装置22也判智能电池21发生异常，此时微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。由于智能电池21本身可以生成大量状态信息，任何一个异常，保护装置22都会触发保护。

综上，在本发明的智能电池充电系统10中，通过在充电过程中，利用保护装置22对智能电池21的各种状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池21内部的异常状态，从而保护装置22根据异常的发生情况，断开充电器11和智能电池21的充电连接，停止充电，进而保证智能电池21的安全。

在本发明的实施例中，上述的充电器11的工作状态信息可以包括充电电压和充电电流。保护装置22还可以检测到充电器11的上述工作状态信息，并进一步根据智能电池21的状态信息综合来判断充电器11是否存在异常。

如图2所示的实施例中，在本发明的智能电池充电系统10中，保护装置22还包括电压检测单元和电流检测单元，微控制器221通过电压检测单元检测充电电压，通过电流检测单元检测充电电流以监控充电器11的工作状态信息。也就是说，保护装置22对充电器11的监控包括两方面，一方面是保护装置22可以通过电压检测单元检测充电器11的充电电压，另一方面是保护装置22可以通过电流检测单元来检测充电器11的充电电流，进而得到充电器11的工作状态信息。

具体地，如图2所示，电压检测单元包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3作用是为了测量充电器11正负极之间的电压，如图2所示，第二电阻R2和第三电阻R3串联后，第二电阻R2的自由端连接在智能电池21的正极和充电器11的正极之间，第三电阻R3的自由端接地，其中微控制器221内部具有AD转换器，AD转换器的一端连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间，AD转换器的另一端连接在第三电阻R3和地之间。其中，AD转换器测量出R3两端的电压，根据电阻分压原理就可以计算出充电器11两端的电压，假设R3两端的电压为U3，则充电电压U＝(1+R2/R3)·U3。

如图2所示，电流检测单元包括第一电阻R1，第一电阻R1用于检测智能电池21和充电器11的负极电线上的电流，也就是充电电流，第一电阻R1还可称为电流采样电阻，它的阻值较小，可以设置为几毫欧，微控制器221可以通过其内部的AD转换器(模数转换器)，测量出第一电阻R1两端的电压，就可以间接的计算充电电流。假设微控制器221测量出第一电阻R1两端的电压为U1，根据欧姆定律，充电电流I＝U1/R1。

下面描述，在本发明的智能电池充电系统10中，保护装置22如何根据智能电池21的状态信息和充电器11的工作状态信息判断充电器11在充电过程中发生异常，具体包括如下内容：

在本发明的一个可选实施例中，当连接好智能电池21、保护装置22、充电器11之后，此时保护装置22内部的可控开关S1可以处于断开状态，如图2所示。此时充电器11无法给智能电池21充电。

保护装置22通过与智能电池21进行通信以获取智能电池21的标准充电电压，并且微控制器221通过电压检测单元获取充电器11的充电电压，并判断标准充电电压与充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值。

如果该电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断充电器11在充电过程中发生异常；如果该电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断充电电压与智能电池21匹配，并控制充电器11给智能电池21充电。

也就是说，微控制器221比较标准充电电压与充电电压，如果两者差异小于或等于第一电压阈值，说明充电电压匹配，则控制可控开关S1闭合，充电器11给智能电池21充电；如果标准充电电压与充电电压的差异超过第一电压阈值，说明充电电压偏离标准充电电压太大，则控制可控开关S1保持断开，充电器11不能给智能电池21充电，保护装置22进入保护状态。

举个例子，假设微控制器221获取的标准充电电压为Ua＝50.4V，实际的充电电压为Ub＝50.5V，第一电压阈值为Ut＝0.2V，因为Ua与Ub的差异为两者之差的绝对值|Ua-Ub|＝|50.4-50.5|＝0.1<0.2，因此微控制器221会控制可控开关S1闭合，让充电器11给智能电池21充电。倘若微控制器221获取的实际的充电电压Ub＝50.1V，则|Ua-Ub|＝|50.4-50.1|＝0.3>0.2，说明电压不匹配，可控开关S1保持断开，充电器11不能给智能电池21充电，确保安全。

在本发明的另一个可选实施例中，保护装置22通过与智能电池21进行通信以获取智能电池21的标准充电电流，并且微控制器221通过电流检测单元获取充电器11的充电电流，并判断充电电流是否大于或等于标准充电电流与第一电流阈值的电流和值。如果充电电流大于或等于电流和值，则判断充电器11在充电过程中发生异常；如果充电电流小于电流和值，则判断充电电流满足智能电池21的充电需求，并控制充电器11给智能电池21充电。

也就是说，在上述充电前的标准充电电压与充电电压的比较中，若电压匹配，可控开关S1闭合，充电器11给智能电池21充电，在整个充电过程中，微控制器221通过电流检测装置实时检测充电电流，并与标准充电电流比较，如果充电电流的值超过标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流过高，则可控开关S1断开，停止充电，保护装置22进入保护状态；如果充电电流的值小于标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流在正常的范围，可控开关S1保持闭合，充电器11给智能电池21充电。

举个例子，若标准充电电流为Ia＝10A，实际测量的电流为Ib＝9.8A，阈值电流为It＝0.5A，因为Ib<It+Ia，所以电流在正常范围，可控开关S1闭合，充电器11正常给电流充电，倘若实际电流Ib＝10.6A，则Ib>It+Ia，说明电流过高，可控开关S1断开，停止充电。

综上，在本发明的智能电池充电系统10中，通过在充电过程中，利用保护装置22对智能电池21的状态信息以及充电器11的工作状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池21内部的异常状态，从而保护装置22根据异常的发生情况，断开充电器11和智能电池21的充电连接，停止充电，进而保证智能电池21的安全。

下面参考图1和图2，描述根据本发明第二方面实施例的智能电池装置20。

智能电池装置20包括智能电池21和保护装置22，智能电池21与保护装置22相连，保护装置22还用以连接充电器11。

其中，保护装置22与智能电池21进行通信以获取智能电池21的状态信息，并在连接有充电器11给智能电池21充电时，监控充电器11的工作状态信息，以及根据智能电池21的状态信息判断智能电池21在充电过程中发生异常和/或根据智能电池21的状态信息和充电器11的工作状态信息判断充电器11在充电过程中发生异常时，断开智能电池21与充电器11之间的充电连接。

也就是说，本发明的智能电池装置20是在现有的智能电池中增加了一个外部的保护装置22，如图1和图2所示，保护装置22一方面可以监控智能电池21的状态信息，另一方面也可以监控充电器11的工作状态信息。在充电的过程中，保护装置22若检测到智能电池21状态异常时，立即控制断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，此外，若护装置若检测到充电器11状态异常时，也会立即控制断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，停止充电。

根据本发明实施例的智能电池装置20，通过设置保护装置22，并且利用保护装置22对智能电池21和充电器11进行监控，从而可以在充电过程中监控智能电池21和充电器11的工作状态是否异常，进而当异常发生时，断开智能电池21和充电器11之间的充电连接，该保护装置22对智能电池21起到双重的保护作用，不论智能电池21内部的保护结构是否有效，保护装置22均可以在外部对智能电池21进行保护，避免在充电过冲中损坏智能电池21。根据本发明实施例的智能电池装置20的安全性能更好。

下面将参见图1和图2详细描述根据本发明的实施例的智能电池装置20。

在本发明的一些实施例中，智能电池装置20中，保护装置22可以包括可控开关S1和微控制器221，微控制器221与智能电池21之间建立通信连接，微控制器221通过控制可控开关S1断开以断开智能电池21与充电器11之间的充电连接。

具体地，如图2所示，智能电池21的正极与充电器11的电源正极直接相连，智能电池21的负极通过可控开关S1与充电器11的负极相连，当微控制器221控制可控开关S1闭合时，智能电池21与充电器11负极连通，就可以正常充电；当微控制器221控制可控开关S1断开时，智能电池21与充电器11负极断开，就可以停止充电。

在正常充电的过程中，智能电池装置20中，保护装置22的微控制器221可以通过CAN总线(或者也可以是UART、I2C、SPI等)从智能电池21实时获取智能电池21内部电芯的电压、电流、温度、状态等信息。微控制器221通过这些信息，若判断出智能电池21有异常情况，也会断开可控开关S1，停止充电，从而保护智能电池21。

虽然智能电池21内部有异常时，智能电池21有一定的保护能力，保护装置22根据智能电池21信息所作的保护是为了多一重保护，这是安全冗余的做法，即便智能电池21内部保护电路失效，通过设置保护装置22，智能电池21依然具有外部保护的功能。这种保护是非常有效，也被实际证明这种附加的保护方式更安全，更可靠。

在本发明的一些实施例中，智能电池装置20中，保护装置22如何根据智能电池21的状态信息来判断智能电池21在充电过程中发生异常，可以包括如下内容：

可选地，在本发明的智能电池装置20中，若保护装置22与智能电池21之间在预设时间内无法建立通信连接时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221与智能电池21之间在预设时间内无法建立通信连接时，则保护装置22判断智能电池21发生异常，此时微控制器221可以控制可控开关S1断开智能电池21与充电器11之间的充电连接，停止充电，从而确保智能电池21的安全。例如在本发明的一个示例中，保护装置22与智能电池21之间超过3秒钟无法建立通信连接时，很可能说明智能电池21已经损坏，此时必须停止充电。

可选地，在本发明的智能电池装置20中，当保护装置22判断智能电池21的温度大于或等于预设温度阈值时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221通过与智能电池21的通信读取智能电池21内部温度，若该温度过高，则微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。

可选地，在本发明的智能电池装置20中，当判断智能电池21的电压大于或等于第二电压阈值时，保护装置22判断智能电池21发生异常。也就是说，微控制器221通过与智能电池21的通信读取智能电池21的电芯电压，若该电芯电压过高，则微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。需要说明的是，电芯电压过高时继续充电就会产生过充，容易引起锂智能电池21鼓包，甚至引发爆炸。

可选地，在本发明的智能电池装置20中，当判断智能电池21的状态异常时，保护装置22判断能电池发生异常。这里需要解释的是，此处的“智能电池21的状态”可以指智能电池21内部的控制装置、检测装置等的工作状态，例如智能电池21内部用于检测电压、电流、电量或温度的传感器，当保护装置22检测到传感器的工作发生异常时，保护装置22也判智能电池21发生异常，此时微控制器221控制可控开关S1断开，停止充电。由于智能电池21本身可以生成大量状态信息，任何一个异常，保护装置22都会触发保护。

综上，在本发明的智能电池装置20中，通过在充电过程中，利用保护装置22对智能电池21的各种状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池21内部的异常状态，从而保护装置22根据异常的发生情况，断开充电器11和智能电池21的充电连接，停止充电，进而保证智能电池21的安全。

在本发明的实施例的智能电池装置20中，上述的充电器11的工作状态信息可以包括充电电压和充电电流。保护装置22还可以检测到充电器11的上述工作状态信息，并进一步根据智能电池21的状态信息综合来判断充电器11是否存在异常。

如图2所示的实施例中，智能电池装置20中，保护装置22还包括电压检测单元和电流检测单元，微控制器221通过电压检测单元检测充电电压，通过电流检测单元检测充电电流以监控充电器11的工作状态信息。也就是说，保护装置22对充电器11的监控包括两方面，一方面是保护装置22可以通过电压检测单元检测充电器11的充电电压，另一方面是保护装置22可以通过电流检测单元来检测充电器11的充电电流，进而得到充电器11的工作状态信息。

具体地，如图2所示，电压检测单元包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3作用是为了测量充电器11正负极之间的电压，如图2所示，第二电阻R2和第三电阻R3串联后，第二电阻R2的自由端连接在智能电池21的正极和充电器11的正极之间，第三电阻R3的自由端接地，其中微控制器221内部具有AD转换器，AD转换器的一端连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间，AD转换器的另一端连接在第三电阻R3和地之间。其中，AD转换器测量出R3两端的电压，根据电阻分压原理就可以计算出充电器11两端的电压，假设第三电阻R3的阻值为R3，第三电阻R3两端的电压为U3，则充电电压U＝(1+R2/R3)·U3。

如图2所示，电流检测单元包括第一电阻R1，第一电阻R1用于检测智能电池21和充电器11的负极电线上的电流，也就是充电电流，第一电阻R1还可称为电流采样电阻，它的阻值较小，可以设置为几毫欧，微控制器221可以通过其内部的AD转换器(模数转换器)，测量出第一电阻R1两端的电压，就可以间接的计算充电电流。假设微控制器221测量出第一电阻R1R1两端的电压为U1，根据欧姆定律，充电电流I＝U1/R1。

下面描述，智能电池装置20中，保护装置22如何根据智能电池21的状态信息和充电器11的工作状态信息判断充电器11在充电过程中发生异常，具体包括如下内容：

在本发明的一个可选实施例中，当将智能电池装置20与充电器11连接之后，此时保护装置22内部的可控开关S1可以处于断开状态，如图2所示。此时充电器11无法给智能电池21充电。

保护装置22通过与智能电池21进行通信以获取智能电池21的标准充电电压，并且微控制器221通过电压检测单元获取充电器11的充电电压，并判断标准充电电压与充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值。

如果该电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断充电器11在充电过程中发生异常；如果该电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断充电电压与智能电池21匹配，并控制充电器11给智能电池21充电。

也就是说，微控制器221比较标准充电电压与充电电压，如果两者差异小于或等于第一电压阈值，说明充电电压匹配，则控制可控开关S1闭合，充电器11给智能电池21充电；如果标准充电电压与充电电压的差异超过第一电压阈值，说明充电电压偏离标准充电电压太大，则控制可控开关S1保持断开，充电器11不能给智能电池21充电，保护装置22进入保护状态。

举个例子，假设微控制器221获取的标准充电电压为Ua＝50.4V，实际的充电电压为Ub＝50.5V，第一电压阈值为Ut＝0.2V，因为Ua与Ub的差异为两者之差的绝对值|Ua-Ub|＝|50.4-50.5|＝0.1<0.2，因此微控制器221会控制可控开关S1闭合，让充电器11给智能电池21充电。倘若微控制器221获取的实际的充电电压Ub＝50.1V，则|Ua-Ub|＝|50.4-50.1|＝0.3>0.2，说明电压不匹配，可控开关S1保持断开，充电器11不能给智能电池21充电，确保安全。

在本发明的另一个可选实施例中，保护装置22通过与智能电池21进行通信以获取智能电池21的标准充电电流，并且微控制器221通过电流检测单元获取充电器11的充电电流，并判断充电电流是否大于或等于标准充电电流与第一电流阈值的电流和值。如果充电电流大于或等于电流和值，则判断充电器11在充电过程中发生异常；如果充电电流小于电流和值，则判断充电电流满足智能电池21的充电需求，并控制充电器11给智能电池21充电。

也就是说，在上述充电前的标准充电电压与充电电压的比较中，若电压匹配，可控开关S1闭合，充电器11给智能电池21充电，在整个充电过程中，微控制器221通过电流检测装置实时检测充电电流，并与标准充电电流比较，如果充电电流的值超过标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流过高，则可控开关S1断开，停止充电，保护装置22进入保护状态；如果充电电流的值小于标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流在正常的范围，可控开关S1保持闭合，充电器11给智能电池21充电。

举个例子，若标准充电电流为Ia＝10A，实际测量的电流为Ib＝9.8A，阈值电流为It＝0.5A，因为Ib<It+Ia，所以电流在正常范围，可控开关S1闭合，充电器11正常给电流充电，倘若实际电流Ib＝10.6A，则Ib>It+Ia，说明电流过高，可控开关S1断开，停止充电。

综上，在本发明的智能电池装置20中，通过在充电过程中，利用保护装置22对智能电池21的状态信息以及充电器11的工作状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池21内部的异常状态，从而保护装置22根据异常的发生情况，断开充电器11和智能电池21的充电连接，停止充电，进而保证智能电池21的安全。

下面参考图3描述根据本发明第三方面实施例的智能电池充电系统的控制方法，其中，智能电池充电系统包括智能电池、充电器和保护装置，保护装置连接在智能电池与充电器之间，可选地，智能电池充电系统可以是根据本发明第二方面实施例中所述的智能电池充电系统。

根据本发明实施例的智能电池充电系统的控制方法包括以下步骤：

P10、保护装置通过与智能电池进行通信以获取智能电池的状态信息，并监控充电器的工作状态信息；

P20、根据智能电池的状态信息判断智能电池在充电过程中是否发生异常，并根据智能电池的状态信息和充电器的工作状态信息判断充电器在充电过程中是否发生异常；

P30、如果判断智能电池在充电过程中发生异常和/或充电器在充电过程中发生异常，则断开智能电池与充电器之间的充电连接。

根据本发明实施例的智能电池充电系统的控制方法，一方面可以监控智能电池是否发生异常，另一方面也可以监控充电器是否发生异常。在充电过程中，不论智能电池发生异常，还是充电器发生异常，均断开智能电池与充电器之间的充电连接，停止充电，从而保护智能电池不受损坏。根据本发明的智能电池充电系统的控制方法可靠、可以有效保证智能电池在充电过程中的安全。

在本发明的上述控制方法中，智能电池的状态信息包括智能电池的电压、电流和温度。在本发明的智能电池充电系统的控制方法的一些实施例中，判断智能电池在充电过程中发生异常，包括：

当保护装置与智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，判断智能电池发生异常；

当判断智能电池的温度大于或等于预设温度阈值时，判断智能电池发生异常；

当判断智能电池的电压大于或等于第二电压阈值时，判断智能电池发生异常。

进一步需要解释的是：

可选地，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，若保护装置与智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，保护装置判断智能电池发生异常。也就是说，微控制器与智能电池之间在预设时间内无法建立通信连接时，则保护装置判断智能电池发生异常，此时微控制器可以控制可控开关断开智能电池与充电器之间的充电连接，停止充电，从而确保智能电池的安全。例如在本发明的一个示例中，保护装置与智能电池之间超过3秒钟无法建立通信连接时，很可能说明智能电池已经损坏，此时必须停止充电。

可选地，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，当保护装置判断智能电池的温度大于或等于预设温度阈值时，保护装置判断智能电池发生异常。也就是说，微控制器通过与智能电池的通信读取智能电池内部温度，若该温度过高，则微控制器控制可控开关断开，停止充电。

可选地，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，当判断智能电池的电压大于或等于第二电压阈值时，保护装置判断智能电池发生异常。也就是说，微控制器通过与智能电池的通信读取智能电池的电芯电压，若该电芯电压过高，则微控制器控制可控开关断开，停止充电。需要说明的是，电芯电压过高时继续充电就会产生过充，容易引起锂智能电池鼓包，甚至引发爆炸。

可选地，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，当判断智能电池的状态异常时，保护装置判断能电池发生异常。这里需要解释的是，此处的“智能电池的状态”可以指智能电池内部的控制装置、检测装置等的工作状态，例如智能电池内部用于检测电压、电流、电量或温度的传感器，当保护装置检测到传感器的工作发生异常时，保护装置也判智能电池发生异常，此时微控制器控制可控开关断开，停止充电。由于智能电池本身可以生成大量状态信息，任何一个异常，保护装置都会触发保护。

综上，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，通过在充电过程中，利用保护装置对智能电池的各种状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池内部的异常状态，从而保护装置根据异常的发生情况，断开充电器和智能电池的充电连接，停止充电，进而保证智能电池的安全。

在本发明的实施例的智能电池充电系统的控制方法中，上述的充电器的工作状态信息可以包括充电电压。根据智能电池的状态信息和充电器的工作状态信息判断充电器在充电过程中是否发生异常，包括：

保护装置通过与智能电池进行通信以获取智能电池的标准充电电压，并判断标准充电电压与充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值；

如果电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断充电器在充电过程中发生异常；

如果电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断充电电压与智能电池匹配，并控制充电器给智能电池充电。

具体地，当将智能电池装置与充电器连接之后，此时保护装置内部的可控开关可以处于断开状态，如图2所示。此时充电器无法给智能电池充电。

保护装置通过与智能电池进行通信以获取智能电池的标准充电电压，并且微控制器通过电压检测单元获取充电器的充电电压，并判断标准充电电压与充电电压之间的电压差值的绝对值是否大于或等于第一电压阈值。

如果该电压差值的绝对值大于或等于第一电压阈值，则判断充电器在充电过程中发生异常；如果该电压差值的绝对值小于第一电压阈值，则判断充电电压与智能电池匹配，并控制充电器给智能电池充电。

也就是说，微控制器比较标准充电电压与充电电压，如果两者差异小于或等于第一电压阈值，说明充电电压匹配，则控制可控开关闭合，充电器给智能电池充电；如果标准充电电压与充电电压的差异超过第一电压阈值，说明充电电压偏离标准充电电压太大，则控制可控开关保持断开，充电器不能给智能电池充电，保护装置进入保护状态。

举个例子，假设微控制器获取的标准充电电压为Ua＝50.4V，实际的充电电压为Ub＝50.5V，第一电压阈值为Ut＝0.2V，因为Ua与Ub的差异为两者之差的绝对值|Ua-Ub|＝|50.4-50.5|＝0.1<0.2，因此微控制器会控制可控开关闭合，让充电器给智能电池充电。倘若微控制器获取的实际的充电电压Ub＝50.1V，则|Ua-Ub|＝|50.4-50.1|＝0.3>0.2，说明电压不匹配，可控开关保持断开，充电器不能给智能电池充电，确保安全。

在本发明的实施例的智能电池充电系统的控制方法中，上述的充电器的工作状态信息可以包括充电电流。根据智能电池的状态信息和充电器的工作状态信息判断充电器在充电过程中是否发生异常，还包括：

保护装置通过与智能电池进行通信以获取智能电池的标准充电电流，并判断充电电流是否大于或等于标准充电电流与第一电流阈值的电流和值；

如果充电电流大于或等于电流和值，则判断充电器在充电过程中发生异常；

如果充电电流小于电流和值，则判断充电电流满足智能电池的充电需求，并控制充电器给智能电池充电。

也就是说，在上述充电前的标准充电电压与充电电压的比较中，若电压匹配，可控开关闭合，充电器给智能电池充电，在整个充电过程中，微控制器通过电流检测装置实时检测充电电流，并与标准充电电流比较，如果充电电流的值超过标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流过高，则可控开关断开，停止充电，保护装置进入保护状态；如果充电电流的值小于标准充电电流与第一电流阈的电流和值，说明电流在正常的范围，可控开关保持闭合，充电器给智能电池充电。

举个例子，若标准充电电流为Ia＝10A，实际测量的电流为Ib＝9.8A，阈值电流为It＝0.5A，因为Ib<It+Ia，所以电流在正常范围，可控开关闭合，充电器正常给电流充电，倘若实际电流Ib＝10.6A，则Ib>It+Ia，说明电流过高，可控开关断开，停止充电。

综上，在本发明的智能电池充电系统的控制方法中，通过在充电过程中，利用保护装置对智能电池的状态信息以及充电器的工作状态信息进行监控，从而可以有效地防止智能电池内部的异常状态，从而保护装置根据异常的发生情况，断开充电器和智能电池的充电连接，停止充电，进而保证智能电池的安全。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。