专利名称：一种电池组安全管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及安全管理系统领域，更具体的说涉及一种电池组安全管理系统，其可以广泛应用于交通、通讯、储能以及备用电源等领域。
背景技术：
随着全球资源短缺问题的突出，动力电池组成为世界目前的重大项目，在动力电池组技术的应用中，如何确保动力电池组中各个电池均安全运行，则成为人们着力研究的重心。传统的锂离子电池组安全管理系统一般均是只采用硬件电路的方式，其在安全管理方面尚有较大安全考虑欠缺空间。如中国实用新型专利ZL200720113611.2公开的锂离子动力电池组管理系统，其包括若干个均衡电路、若干个多路电池电压监控单元以及与所有的多路电池电压监控芯片通过总线相连的单片机单元，多节电池组成串联电路，形成电池组争端和电池组负端，每节电池上并联一个均衡电路，每个多路电池电压监控芯片的电压监控引脚上连接有多个均衡电路，所述串联电路上有电流检测电阻和保护电路，电流检测电阻的两端与其中一个多路电池电压监控芯片的电流检测引脚相连，保护电路的控制端与所述的单片机单元相连或者其中一个多路电池电压监控芯片的功率管驱动脚相连。由上可知，在上述专利中，其涉及的安全管理部分仅限于电流检测电阻和保护电路，如此仍然存在安全保护全面性弱等缺点。有鉴于此，本发明人针对现有电池组安全管理系统的上述缺陷深入研究，遂有本
案产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电池组安全管理系统，以解决现有电池组管理系统具有安全保护全面性较弱的问题。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:一种电池组安全管理系统，其中，包括微处理器、硬件保护电路、状态监控电路以及均与微处理器相连的差动输入运算放大电路、温度感测电路、电流侦测电路、充/放电按钮电路、操作显示面板、充电驱动电路和放电驱动电路，该电流侦测电路设置在保险丝与充电回路的充电开关和放电回路的放电开关之间以侦测充电回路与放电回路中的电流大小；该充电驱动电路与充电开关相连以控制充电开关的开闭，该放电驱动电路与放电开关相连以控制放电开关的开闭，该硬件保护电路的输出端与充电驱动电路和放电驱动电路相连，该状态监控电路检测硬件保护电路的工作并将监测结果反馈至微处理器中。进一步，该电池组安全管理系统还包括模拟信号开关控制电路、电压跟随器以及A/D转换模块，该差动输入运算放大电路、温度感测电路以及电流侦测电路均与模拟信号开关控制电路相连，该模拟信号开关控制电路通过电压跟随器和A/D转换模块而与微处理器相连。[0010]进一步，该硬件保护电路包括高电压保护电路、高温保护电路、硬件过载保护电路、开关过温保护电路以及低电压保护电路，该高电压保护电路与充电驱动电路相连，该低电压保护电路与放电驱动电路相连，该高温保护电路、硬件过载保护电路和开关过温保护电路与充电驱动电路和放电驱动电路均相连。进一步，该状态监控电路包括均与微处理器相连的硬件高温状态监控电路、硬件过载状态监控电路、硬件低压状态监控电路和硬件高压状态监控电路。进一步，该电池组安全管理系统还包括散热风扇电路，该散热风扇电路与微处理器相连；该状态监控电路还包括风扇状态监控电路，该风扇状态监控电路输入端与散热风扇电路相连，输出端与微处理器相连。进一步，该电池组安全管理系统还包括应急启动按钮电路，该应急启动按钮电路与微处理器相连。进一步，该电池组安全管理系统还包括蜂鸣器电路，该蜂鸣器电路与微处理器相连。进一步，该电池组安全管理系统还包括多个分别对应于电池组中一个电池的均衡电路，该多个均衡电路均与微处理器相连，该状态监控电路还包括均衡状态监控电路，该均衡状态监控回路的输入端与多个均衡电路相连，输出端与微处理器相连。进一步，该电池组安全管理系统还包括电池组连接器，该差动输入运算放大电路与电池组连接器相连，该电池组连接器还连接有为整个电池组安全管理系统提供电源的电源模块。进一步，该电池组安全管理系统还包括显示按钮电路，该显示按钮电路与微处理器相连。采用上述结构后，本实用新型涉及的一种电池组安全管理系统，其一方面通过差动输入运算放大电路、温度感测电路和电流侦测电路,如此可以对每位电池的电压、电池壳温和放电电流进行读取、判断和保护输出，并实现对电池组安全应用的第一级保护管理；另一方面通过让硬件保护电路与充电驱动电路和放电驱动电路相连，如此可以实现第二级保护管理；又一方面通过状态监控电路对硬件保护电路的监测，还可以及时侦测到硬件保护电路的状态并反馈至微处理器以实现第三级保护管理。如此，与现有技术相比，本实用新型对电池组的安全保护更加全面到位，同时微处理器处理的信息均通过操作显示面板而对外显示，故还具有管控方便的特点。
图1为本实用新型涉及一种电池组安全管理系统的结构示意图；图2为本实用新型涉及一种电池组安全管理系统中微处理器与均衡电路、蜂鸣器电路、散热风扇电路等之间的连接关系图；图3为本实用新型涉及一种电池组安全管理系统中硬件保护电路和状态监控电路具体结构的示意图。图中:电池组安全管理系统-100微处理器-1模拟信号开关控制电路-11电压跟随器-12A/D转换模块-13应急启动按钮电路-14显示按钮电路-15电池组连接器-16电源模块-17硬件保护电路-2高电压保护电路-21高温保护电路-22硬件过载保护电路-23开关过温保护电路-24低电压保护电路-25状态监控电路-3硬件高温状态监控电路-31硬件过载状态监控电路-32硬件低压状态监控电路-33硬件高压状态监控电路-34差动输入运算放大电路-41温度感测电路-42电流侦测电路-43充/放电按钮电路-44操作显示面板-45充电驱动电路-46放电驱动电路-47充电回路-5太阳能充电正极-51太阳能充电负极-52充电开关-53放电回路-6电池组正极-61电池组负极-62保险丝-63负载正极-64负载负极-65放电开关-66散热风扇电路-7风扇状态监控电路_71均衡电路_8均衡状态监控电路-81蜂鸣器电路_9。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。如图1所示，本实用新型涉及的一种电池组安全管理系统100，包括微处理器1、硬件保护电路2、状态监控电路3以及均与微处理器I相连的差动输出运算放大电路41、温度感测电路42、电流侦测电路43、充/放电按钮电路44、操作显示面板45、充电驱动电路46和放电驱动电路47。如图1所示，该电流侦测电路43设置在保险丝与充电回路5的充电开关和放电回路6的放电开关之间，从而起到侦测充电回路5与放电回路6中电流大小的作用。该充电驱动电路46与充电开关相连以控制充电开关的开闭，该放电驱动电路47与放电开关相连以控制放电开关的开闭，该硬件保护电路2的输出端与充电驱动电路46和放电驱动电路47相连，该状态监控电路3检测硬件保护电路2的工作并将监测结果反馈至微处理器I中。如图3所示，作为该硬件保护电路2与状态监控电路3的一种具体结构，该硬件保护电路2包括高电压保护电路21、高温保护电路22、硬件过载保护电路23、开关过温保护电路24以及低电压保护电路25，该高电压保护电路21与充电驱动电路46相连，该低电压保护电路25与放电驱动电路47相连，该高温保护电路22、硬件过载保护电路23和开关过温保护电路24与充电驱动电路46和放电驱动电路47均相连。该状态监控电路3则包括均与微处理器I相连的硬件高温状态监控电路31、硬件过载状态监控电路32、硬件低压状态监控电路33和硬件高压状态监控电路34。如此，本实用新型涉及的一种电池组安全管理系统100，其一方面通过差动输出运算放大电路41、温度感测电路42和电流侦测电路43，如此可以对每位电池的电压、电池壳温和放电电流进行读取、判断和保护输出，并实现对电池组安全应用的第一级保护管理；另一方面通过让硬件保护电路2与充电驱动电路46和放电驱动电路47相连，如此可以实现第二级保护管理；又一方面通过状态监控电路3对硬件保护电路2的监测，还可以及时侦测到硬件保护电路2的状态并反馈至微处理器I以实现第三级保护管理。该充电回路5从太阳能充电正极51开始，通过配线连接到电池组正极61，通过电池组内部以及电池之间的配线连接使得充电电流从电池组正极61流入，电池组负极流出，经过保险丝63以及电流侦测电路43，到达充电开关53，当微处理器I查询到充/放电按钮电路44输入充电启动信号时，输出有效信号给充电驱动电路46来打开充电开关53，从而使得充电电流流到太阳能充电负极52，最后经充电器内部回到太阳能充电正极51。该放电回路6从电池组正极61开始，通过配线连接到负载正极64，放电电流从负载负极65流出，经过保险丝63以及电流侦测电路43，到达放电开关66，当微处理器I查询到充/放电按钮电路44输入放电启动信号时，输出有效信号给放电驱动电路47来打开放电开关66，从而使得放电电流流到电池组负极62，最后经电池组内部回到电池组正极61 ；如图1所示，为了让该微处理器I可以分时接收各个温度感测电路42等的信号并分别进行模数转换，该电池组安全管理系统100还包括模拟信号开关控制电路11、电压跟随器12以及A/D转换模块13，该差动输入运算放大电路41、温度感测电路42以及电流侦测电路43均与模拟信号开关控制电路11相连，该模拟信号开关控制电路11通过电压跟随器12和A/D转换模块13而与微处理器I相连。即该差动输出运算放大电路41、温度感测电路42以及电流侦测电路43与微处理器I之间还依次设置有模拟信号开关控制电路11、电压跟随器12以及A/D转换模块13。如此，利用该模拟信号开关控制电路11即可实现分时输入，以执行模数转换处理，上述信息则可以作为操作显示面板45中显示电压、电流和温度的信号来源。如图2所示，该电池组安全管理系统100还包括散热风扇电路7，该散热风扇电路7与微处理器I相连；该状态监控电路3还包括风扇状态监控电路71，该风扇状态监控电路71输入端与散热风扇电路7相连，输出端与微处理器I相连。如此，散热风扇可以依据电流和电池壳温的情形，而实现智能启动和关闭。如图2所示，该电池组安全管理系统还包括多个分别对应于电池组中一个电池的均衡电路8，该多个均衡电路8均与微处理器I相连，该状态监控电路3还包括均衡状态监控电路81，该均衡状态监控回路的输入端与多个均衡电路8相连，输出端与微处理器I相连。如此,可以确保电池组中每个单体电池电压的平衡,从而避免失去均衡后放电电流给每个单体电池造成不同程度的冲击伤害，造成整个电池组的寿命严重减短；同时通过微处理器I的控制，可以更进一步提高电池电压均衡的水平精度，最终实现安全应用上的延长使用寿命管理，也因此响应了节能减耗政策。请再参见图1所示，该电池组安全管理系统100还包括应急启动按钮电路14、显示按钮电路15和电池组连接器16，该应急启动按钮电路14和显示按钮电路15均与微处理器I相连。该差动输出运算放大电路41与电池组连接器16相连，该电池组连接器16还连接有为整个电池组安全管理系统提供电源的电源模块17。如图2所示，该电池组安全管理系统还包括蜂鸣器电路9，该蜂鸣器电路9与微处理器I相连，如此可以通过声音来进行报警提醒。与现有技术相比，本实用新型对电池组的安全保护更加全面到位，同时微处理器I处理的信息均通过操作显示面板45而对外显示，故还具有管控方便的特点。上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.一种电池组安全管理系统，其特征在于，包括微处理器、硬件保护电路、状态监控电路以及均与微处理器相连的差动输入运算放大电路、温度感测电路、电流侦测电路、充/放电按钮电路、操作显示面板、充电驱动电路和放电驱动电路，该电流侦测电路设置在保险丝与充电回路的充电开关和放电回路的放电开关之间以侦测充电回路与放电回路中的电流大小；该充电驱动电路与充电开关相连以控制充电开关的开闭，该放电驱动电路与放电开关相连以控制放电开关的开闭，该硬件保护电路的输出端与充电驱动电路和放电驱动电路相连，该状态监控电路检测硬件保护电路的工作并将监测结果反馈至微处理器中。
2.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括模拟信号开关控制电路、电压跟随器以及A/D转换模块，该差动输入运算放大电路、温度感测电路以及电流侦测电路均与模拟信号开关控制电路相连，该模拟信号开关控制电路通过电压跟随器和A/D转换模块而与微处理器相连。
3.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该硬件保护电路包括高电压保护电路、高温保护电路、硬件过载保护电路、开关过温保护电路以及低电压保护电路，该高电压保护电路与充电驱动电路相连，该低电压保护电路与放电驱动电路相连，该高温保护电路、硬件过载保护电路和开关过温保护电路与充电驱动电路和放电驱动电路均相连。
4.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该状态监控电路包括均与微处理器相连的硬件高温状态监控电路、硬件过载状态监控电路、硬件低压状态监控电路和硬件高压状态监控电路。
5.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括散热风扇电路，该散热风扇电路与微处理器相连；该状态监控电路还包括风扇状态监控电路，该风扇状态监控电路输入端与散热风扇电路相连，输出端与微处理器相连。
6.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括应急启动按钮电路,该应急启动按钮电路与微处理器相连。
7.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括蜂鸣器电路，该蜂鸣器电路与微处理器相连。
8.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括多个分别对应于电池组中一个电池的均衡电路，该多个均衡电路均与微处理器相连，该状态监控电路还包括均衡状态监控电路，该均衡状态监控回路的输入端与多个均衡电路相连，输出端与微处理器相连。
9.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括电池组连接器，该差动输入运算放大电路与电池组连接器相连，该电池组连接器还连接有为整个电池组安全管理系统提供电源的电源模块。
10.如权利要求1所述的一种电池组安全管理系统，其特征在于，该电池组安全管理系统还包括显示按钮电路，该显示按钮电路与微处理器相连。
专利摘要本实用新型公开一种电池组安全管理系统，包括微处理器、硬件保护电路、状态监控电路以及均与微处理器相连的差动输入运算放大电路、温度感测电路、电流侦测电路、充/放电按钮电路、操作显示面板、充电驱动电路和放电驱动电路，该电流侦测电路设置在保险丝与充电回路的充电开关和放电回路的放电开关之间以侦测充电回路与放电回路中的电流大小；该充电驱动电路与充电开关相连以控制充电开关的开闭，该放电驱动电路与放电开关相连以控制放电开关的开闭，该硬件保护电路的输出端与充电驱动电路和放电驱动电路相连，该状态监控电路检测硬件保护电路的工作并将监测结果反馈至微处理器中。本实用新型具有安全保护全面性强和便于管控的特点。
文档编号H02H7/18GK203166560SQ20132002616
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者王志勇, 郑惠萍 申请人:厦门乾芯能源科技有限公司