一种基于铅酸电池的安全管理结构的制作方法

1.本实用新型属于电池管理领域，具体涉及了一种基于铅酸电池的安全管理结构。


背景技术：

2.铅酸电池和锂电池作为电动车领域所采用的典型蓄电池类型，在电动车产品中得到广泛应用。而在电动车的长期使用过程中，人们需要对电动车的蓄电池进行更换维护。有时会出现将基于铅酸电池的电动车直接更换为锂电池供电的电动车，导致产生严重起火甚至爆炸的安全隐患。据了解，现有出现的大部分电动车自然起火的事故基本都是因为将基于铅酸电池的电动车直接更换为锂电池供电的电动车而导致的。
3.虽然现有技术已有较多关于电动车蓄电池安全管理技术，然而申请人发现这些技术基本都是针对自身的安全管理，无法解决电动车铅酸电池改装问题。
4.基于本技术实用新型人在电动车领域的多年专注研究经验，本技术人希望寻求技术方案来解决以上技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于铅酸电池的安全管理结构，通过简单控制结构方案杜绝了电动车中的铅酸电池被改装而产生的安全隐患，明显提高了铅酸电池型电动车的安全管理水平。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.一种基于铅酸电池的电池安全管理结构，包括铅酸电池和bms电池管理器，其中，所述铅酸电池至少包括两个串接的单节铅酸电池，各所述单节铅酸电池分别设有电压采样电路，各所述电压采样电路的信号输出端分别与所述bms电池管理器通信连接。
8.优选地，充电器与所述铅酸电池之间设有用于选择性开启或禁止充电的bms充电控制开关，且所述bms充电控制开关与所述bms电池管理器通信连接。
9.优选地，所述铅酸电池与电机控制器电连接，且与bms电池管理器通信连接，用于实时读取所述铅酸电池的状态，同时所述bms电池管理器与电机控制器通信连接。
10.优选地，所述充电器与所述bms电池管理器通信连接。
11.优选地，所述铅酸电池至少包括2个串接的单节铅酸电池。
12.优选地，所述铅酸电池至少包括4个串接的单节铅酸电池。
13.优选地，不同单节铅酸电池之间的固定电压差值为12v或为12v 的整数倍。
14.优选地，各电压采样电路设有分压电阻，对各所述单节铅酸电池的输出电压对应进行分压处理，将分压电阻的电压输出端作为ad采样信号输出端。
15.优选地，所述安全管理结构安装在电动车上。
16.优选地，所述电动车包括与电动车轮毂、电机壳体安装为一体的永磁转子组件，位于永磁转子组件内周且与电机轴安装为一体的定子组件。
17.本实用新型巧妙地利用了铅酸电池中不同单节铅酸电池之间(即为任意两节串接
铅酸电池之间)的固定电压差值特征是唯一的，与锂电池或其他类型电池具有明显区别，因此，本技术将固定电压差值特征作为基础数据，并特别为各单节铅酸电池分别设置电压采样电路，将各电压采样电路的信号输出端分别与bms电池管理器通信连接，在电动车充电或负载启动时，通过bms电池管理器监测不同单节铅酸电池之间的电压差，将该电压差与固定电压差值特征进行匹配，当无法匹配时，则立即认定当前电池不是铅酸电池，通过bms电池管理器的控制，使得充电器无法对所述铅酸电池进行充电，或铅酸电池无法向电机控制器放电；通过简单控制结构方案杜绝了电动车中的铅酸电池被改装而产生的安全隐患，明显提高了铅酸电池型电动车的安全管理水平。
附图说明
18.图1是本技术具体实施方式下充电安全管理的操作步骤框图；
19.图2是本技术具体实施方式下监测电压差的操作步骤框图；
20.图3是本技术实施例1中电池安全管理结构示意图；
21.图4是本技术实施例1中单节铅酸电池1a、1b、1c、1d的分压采样结构示意图；
22.图5是本技术实施例2中电池安全管理结构示意图；
23.图6是本技术实施例3中电池安全管理结构示意图。
具体实施方式
24.本实用新型实施例公开了一种基于铅酸电池的电池安全管理结构，包括铅酸电池和bms电池管理器，其中，铅酸电池至少包括两个串接的单节铅酸电池，各单节铅酸电池分别设有电压采样电路，各电压采样电路的信号输出端分别与bms电池管理器通信连接。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
26.实施例1：一种基于铅酸电池的安全管理方法，请结合参见图3 所示，铅酸电池1包括4个串接的单节铅酸电池1a、1b、1c、1d，其输出电压分别为vcc1、vcc2、vcc3、vcc4；优选地，在本实施方式中，任意两节串接铅酸电池之间的固定电压差值为12v或为12v的整数倍(例如可以为24v或36v或46v或72v或更高)，具体优选地，每个单节铅酸电池通常是由6个单格铅酸电池组成，当然地，由于铅酸电池的技术更新发展，因此在其他实施方式中，任意两节串接铅酸电池之间的固定电压差值允许发生适应性变化，但这不会影响本技术的实施效果；
27.优选地，在本实施方式中，请结合参见图4所示，各单节铅酸电池1a、1b、1c、1d分别设有电压采样电路，为了利于采样安全性，各电压采样电路包括分压电阻r(实际阻值根据实际分压需要来进行设定，本实施例对其不做具体限定)，对各单节铅酸电池的输出电压 vcc1、vcc2、vcc3、vcc4对应进行分压处理，将分压电阻的电压输出端作为ad采样信号mcu-ad1、mcu-ad2、mcu-ad3、mcu-ad4输出端；
28.请参见图1所示，在本实施方式中，电动车安全管理方法包括如下步骤：
29.s10)、当电动车静止和/或进行充电和/或负载启动时，通过bms 电池管理器监测不同单节铅酸电池之间的电压差；具体优选地，请进一步参见图2并结合参见图3和图4所示，在本实施方式中，本步骤 s10)具体包括如下步骤：
30.s11)、通过对各电压采样电路输出与其对应单节铅酸电池的电压 ad采样信号，分别为mcu-ad1、mcu-ad2、mcu-ad3、mcu-ad4；
31.s12)、基于各电压ad采样信号，通过bms电池管理器2计算得到vcc1、vcc2、vcc3、vcc4，然后计算任意两节串接铅酸电池之间的电压差；
32.s20)、判断电压差是否符合任意两节串接铅酸电池之间的固定电压差值特征，当全部符合时，认定当前电池是铅酸电池1，执行步骤 s30)，当有一个或多个电压差不符合任意两节串接铅酸电池之间的固定电压差值特征时，认定当前电池不是铅酸电池1，执行步骤s40)；
33.s30)、允许充电器3对铅酸电池1进行充电，和/或允许铅酸电池1向电机控制器4放电；
34.s40)、充电器3无法对铅酸电池1进行充电，和/或铅酸电池1 无法向电机控制器4放电。
35.为了利于本实施例执行安全管理方法，优选地，请进一步参见图 3所示，本实施例还提出了一种基于铅酸电池的安全管理结构，包括铅酸电池1和bms电池管理器2，其中，铅酸电池1包括4个串接的单节铅酸电池1a、1b、1c、1d，各单节铅酸电池1a、1b、1c、1d分别设有电压采样电路，各电压采样电路的信号输出端分别与bms电池管理器2通信连接。
36.优选地，在本实施方式中，充电器3与铅酸电池1之间设有用于选择性开启或禁止充电的bms充电控制开关5，且bms充电控制开关 5与bms电池管理器2通信连接，当bms电池管理器2认定当前电池不是铅酸电池1时，立即通知bms充电控制开关5执行禁止充电；铅酸电池1与电机控制器5电连接，且与bms电池管理器2通信连接，用于实时读取铅酸电池1的状态，同时bms电池管理器2与电机控制器4通信连接，用于对铅酸电池1的放电过程进行控制。
37.优选地，在本实施方式中，充电器3与bms电池管理器2通信连接(可以为单向通信连接，也可以为双向通信连接)，通过协议实现握手绑定控制(具体控制可以采用公知技术，本实施例对其不做具体限定)。
38.需要说明的是，本技术实施例涉及的通信连接方式可以现有技术中的任意公知方式，本实施例对其不做特别限定，具体优选地，在本实施方式中，可以采用“一线通”的通信连接方式。
39.优选地，本实施还提出了一种电动车(图未示出)，安装有如本实施例以上所述的安全管理结构，同时采用如本实施例以上所述的电动车安全管理方法；当出现对铅酸电池1进行改装时，电压差无法符合不同单节铅酸电池之间的固定电压差值特征，认定当前电池不是铅酸电池1。
40.进一步优选地，在本实施方式中，电动车包括与电动车轮毂、电机壳体安装为一体的永磁转子组件，位于永磁转子组件内周且与电机轴安装为一体的定子组件；进一步优选地，电机控制器2安装在定子组件的端面，电机控制器2用于实现对电机进行驱动控制，关于将电机控制器集成在电机中的相关优选方案可直接参见本技术人关联人的在先申请：cn202111065295.7。
41.实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例2中，请进一步参见图5所示，铅酸电池包括5个串接的单节铅酸电池1a、1b、1c、1d、1e。
42.实施例3：本实施例3的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例3中，请进一步参见图6所示，铅酸电池包括6个串接的单节铅酸电池1a、1b、1c、1d、1e、1f。
43.当然地，根据实际需要，可以在本技术其他实施方式中将更多或更少数量串接的单节铅酸电池组成电动车的铅酸电池。
44.为了验证本实施例1-3的实施效果，本技术分别设置了如下对比实施例：
45.第一组：分别采购自48v、60v以及72v电池型号的电动车，这些电动车均对应安装了正常的铅酸电池，同时采用本实施例提供的安全管理方法和电动车电池安全管理结构(分别对应实施例1、实施例 2以及实施例3)，电动车可以进行正常充电以及负载运行。
46.第二组：在第一组提出的电动车基础上，将第一组中的铅酸电池更换为其他正常的铅酸电池，电动车同样可以进行正常充电以及负载运行，说明本技术实施例不会影响电动车进行正常的电池更换。
47.第三组：在第一组提出的电动车基础上，将第一组中的铅酸电池更换为锂电池，各实施例对应的电动车无法启动负载运行，也无法进行充电。
48.第四组：在第一组提出的电动车基础上，将第一组中的铅酸电池更换为异常电池(电压差不符合任意两节串接铅酸电池之间的固定电压差值特征)，各实施例对应的电动车无法启动负载运行，也无法进行充电。
49.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
50.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。