一种电池充电管理系统及电池管理方法与流程

本发明涉及电池控制领域，尤其涉及一种电池充电管理系统及电池管理方法。

背景技术：

1、bms(battery management system，电池管理系统)是以监测电池温度、电压、电流等物理量来管控电池充放电的装置。现有的bms主要有两种充放电管理架构，其一为充放电同口，即充电和放电由同一接口引出，这种架构简单，但成本较高。其二为分口，即充电和放电端口分完全分开，这种成本较低，但由于充电mos数量少，受到短路冲击时，极易产生损坏。

2、专利202120698916.4公开了一种半分口的充放电架构，但其充电mos只有一个方向开关，当放电开启时，充电端口会直接输出高压电，有触电打火的风险。

3、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池充电管理系统，确保电池充电安全运行。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电池充电管理系统，用于对电池的充电运行进行控制，所述系统包括：

3、相并联的预放电模块和主放电模块，所述预放电模块和主放电模块分别设有可控开关；

4、相并联的预充电模块和主充电模块，所述预充电模块为第三mos开关管与第二电阻的串联支路，所述主充电模块为第四mos开关管；

5、所述主放电模块与电池组成放电回路，所述主放电模块、主充电模块与电池组成充电回路，包括：在所述主放电模块与主充电模块之间设有第五mos开关管，所述第五mos开关管的体二极管的单向导通方向为所述主充电模块向主放电模块，所述主放电模块、第五mos开关管、主充电模块与电池组成充电回路；

6、所述系统还包括采样模块和控制模块，其中，所述采样模块被配置为采样电压信号；所述控制模块根据所述采样模块的采用结果控制所述预充电模块的第三mos开关管和主充电模块的第四mos开关管：

7、所述采样模块被配置为对充电负极电压进行采样，若所述主放电模块、预充电模块导通后的第三时刻的电压采样结果满足以下条件：

8、v31≤k3*v1，其中，v31为在第三时刻t3的充电负极电压的采样值，v1为电池电压，k3为预设的第三比例阈值，k3的设定值大于或等于50％，第三时刻t3的设定值范围为150至500ms；

9、且所述主放电模块、预充电模块导通后的第四时刻的电压采样结果满足以下条件：

10、v32≤k4*v1，其中，v32为在第四时刻t4的充电负极电压的采样值，v1为电池电压，k4为预设的第四比例阈值，k4的设定值介于20％至35％，第四时刻t4的设定值范围为1至3s；

11、则所述控制模块控制所述预充电模块的第三mos开关管断开，及控制所述主充电模块的第四mos开关管闭合。

12、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，若电池电压v1大于或等于48v，则第三比例阈值k3的设定值介于70％至85％，第四比例阈值k4的设定值介于30％至35％；若电池电压v1大于或等于24v且小于48v，则第三比例阈值k3的设定值介于65％至70％，第四比例阈值k4的设定值介于26％至30％；若电池电压v1小于24v，则第三比例阈值k3的设定值介于50％至65％，第四比例阈值k4的设定值介于20％至26％。

13、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述采样模块还被配置为对放电负极电压进行采样；所述控制模块还被配置为在所述预放电模块导通之前，通过以下方式检测所述主放电模块的可控开关的损坏状态：

14、若所述放电负极电压的采样值满足以下条件：

15、v23＜k3*v1，其中，v23为在所述预放电模块和主放电模块均断开情况下的放电负极电压的采样值，v1为电池电压，k3为预设的第二比例阈值，k3的设定值介于1％至15％，则所述控制模块发出提示所述主放电模块的可控开关击穿损坏的信号，并控制所述主放电模块的可控开关保持断开状态。

16、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，v1为电池的额定电压；或者，所述采样模块还被配置为对电池电压进行采样，v1为电池电压的实时采样值。

17、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述采样模块被配置为对放电负极电压进行采样；所述控制模块还被配置为在控制所述主放电模块导通、其他模块断开的状态下，通过以下方式检测所述主放电模块的可控开关的损坏状态：

18、若放电负极电压的采样值满足以下条件：

19、v24＞vpreset，其中，v24为在所述预放电模块断开、主放电模块导通情况下的放电负极电压的采样值，vpreset为预设的断损电压阈值，其中，vpreset的设定值介于0.4至3v，则所述控制模块发出提示所述主放电模块的可控开关断路损坏的信号。

20、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述预放电模块为第一mos开关管与第一电阻的串联支路，所述主放电模块为第二mos开关管；

21、所述采样模块为afe采样芯片，所述控制模块通过mos驱动电路控制所述第一mos开关管、第二mos开关管、第三mos开关管和第四mos开关管。

22、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述采样模块被配置为检测所述电池输入或输出的总电流，若电流采样值超出预设的电流阈值范围，则所述控制模块控制所述预放电模块、主放电模块、预充电模块和主充电模块均断开；

23、和/或，所述采样模块被配置为检测所述电池的表面温度或其所处的环境温度，若温度采样值超出预设的温度阈值范围，则所述控制模块控制所述预放电模块、主放电模块、预充电模块和主充电模块均断开。

24、根据本发明的另一方面，提供了一种电池管理方法，基于如上所述的电池充电管理系统，所述电池管理方法包括以下步骤：

25、对预放电模块、主放电模块、预充电模块、主充电模块初始化，使其均处于断开状态；

26、获取放电负极电压的采样值，以判断主放电模块的可控开关是否击穿损坏，若是，则发出提示信号，否则继续执行下一步；

27、响应电池放电的触发指令，控制预放电模块导通，及控制主放电模块、预充电模块、主充电模块断开；

28、获取放电负极电压的采样值，以判断当前接入的负载状态是否异常，若否，则控制预放电模块断开，及控制主放电模块导通；

29、获取放电负极电压的采样值，以判断主放电模块的可控开关是否断路损坏，若是，则发出提示信号，否则继续执行下一步；

30、响应充电器的接入指令，控制主放电模块和预充电模块导通，及控制预放电模块和主充电模块断开；

31、获取充电负极电压的采样值，以判断当前接入的充电器状态是否异常，若否，则控制预充电模块断开，及控制主充电模块导通。

32、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，若所述预放电模块导通后的第一时刻的电压采样结果满足以下条件：v21≤k1*v1，其中，v21为在第一时刻t1的放电负极电压的采样值，v1为电池电压，k1为预设的第一比例阈值，k1的设定值大于或等于50％，第一时刻t1的设定值范围为150至500ms；

33、且所述预放电模块导通后的第二时刻的电压采样结果满足以下条件：v22≤k2*v1，其中，v22为在第二时刻t2的放电负极电压的采样值，v1为电池电压，k2为预设的第二比例阈值，k2的设定值介于1％至15％，第二时刻t2的设定值范围为1至3s；

34、则判定当前接入的负载状态无异常。

35、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述电池管理方法还包括在电池运行过程中实时监测电池的电压、电流、温度参数中的一种或多种，若被监测的参数达到保护临界阈值，则关闭预放电模块、主放电模块、预充电模块和主充电模块；否则查询是否接收到关机信号，若是，则关闭预放电模块、主放电模块、预充电模块和主充电模块，并进入待机模式，直至待机计时溢出后，bms系统关机休眠。

36、本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

37、a.通过增加预放电模块，并设置二级预放判断，可提前准确判断负载状态，降低放电开关误开启概率，提高bms的可靠性；

38、b.通过增加预充电模块，并设置二级预充判断，可提前准确判断充电器端口状态，降低充电开关误开启概率，提高bms的可靠性；

39、c.对放电mos进行性能检测，在开启放电之前确保放电mos不存在击穿损坏，在开启充电之前确保放电mos不存在断路损坏。