一种防止锂电池外部负载异常导致过放的电路的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，特别涉及一种防止锂电池外部负载异常导致过放的电路。


背景技术：

2.锂电池pack在整车充放电过程中，由于外部负载异常导致锂电池亏电，触发欠压保护，且由于外部负载异常的持续存在，锂电池存在放电后电压回升的现象，故障会被消除，正常状态下此时整车为了让外部充电设备给锂电池进行充电操作，就会有多次反复上电的操作，最终导致锂电池被深度放电，影响锂电池的使用寿命。
3.现有公告号cn208767828u、专利名称为“低速电动车电池电源充电电路”的中国实用专利公开了一种低速电动车电池电源充电电路，包括单片机、充电管理电路、电流检测电路、过压保护电路和锂电池电源，所述充电管理电路、过压保护电路和锂电池电源依次连接，充电电路管理与过压保护电路之间串联所述电流检测电路，电流检测电路连接单片机，所述单片机还连接有报警电路。
4.但现有技术存在明显缺陷：当外部负载异常时，锂电池会亏电并触发过压保护，此时电池电压回升，重新上下电后可以再次进行上电操作，而多次上电操作后，锂电池会进入深度亏电状态，导致锂电池寿命缩短。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种防止锂电池外部负载异常导致过放的电路，能有效解决锂电池pack在整车充放电过程中，由于外部负载异常导致锂电池深度亏电的问题。
6.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防止锂电池外部负载异常导致过放的电路，包括锂电池组、回路控制器以及电池管理单元，所述电池管理单元包括过放检测模块、控制模块和电流采集模块，所述锂电池组一端与所述回路控制器一端连接，所述回路控制器另一端连接至电池组充放电输入输出端，所述锂电池组另一端与所述电流采集模块连接，所述电流采集模块另一端连接至所述电池组充放电输入输出端，所述过放检测模块一端与所述锂电池组连接，另一端与所述控制模块连接，所述电流采集模块与所述过放检测模块连接；
7.所述电流采集模块，用于采集充放电回路电流并传输至所述过放检测模块；
8.所述过放检测模块，用于采集所述锂电池组的电芯电压，并将所述电芯电压、所述充放电回路电流以及所述锂电池组的过放信息传输至所述控制模块；
9.所述控制模块，用于根据接收到的所述电芯电压、所述充放电回路电流以及所述过放信息，诊断外部负载是否存在异常并执行相应操作。
10.作为本实用新型的进一步设置，所述电池管理单元还包括回路控制及状态监测模块，所述回路控制及状态监测模块一端与所述回路控制器连接，另一端与所述控制模块连
接，所述电流采集模块与所述控制模块连接；
11.所述电流采集模块，用于采集充放电回路电流并传输至所述控制模块；
12.所述回路控制及状态监测模块，用于采集所述回路控制器两端的总电压并传输至所述控制模块；
13.所述控制模块，用于根据接收到的所述回路控制器两端的总电压以及所述充放电回路电流，检测所述回路控制器状态是否正常，当外部负载存在异常且所述回路控制器状态正常时，控制所述回路控制器断开。
14.作为本实用新型的进一步设置，所述电流采集模块包括电流采集电路，所述锂电池组的负极端与分流器一端连接，所述分流器另一端连接至所述电池组充放电输入输出端的负极并接地，所述电流采集电路并联在所述分流器两端，用于采集所述分流器电压用以计算电流，所述电流采集电路与所述控制模块连接。
15.作为本实用新型的进一步设置，所述过放检测模块包括电芯电压采集电路和电芯过放检测电路，所述电芯电压采集电路与所述锂电池组连接，用于采集所述锂电池组的电芯电压，所述电芯过放检测电路的一端分别与所述电芯电压采集电路和所述电流采集电路连接，另一端与所述控制模块连接，所述电芯过放检测电路用于根据所述电芯电压和所述充放电回路电流获取当前所述锂电池组的过放信息，并将所述过放信息以及所述电芯电压和所述充放电回路电流发送至所述控制模块。
16.作为本实用新型的进一步设置，所述回路控制器为继电器，所述锂电池组的正极端通过保险丝与所述继电器一端连接，所述继电器另一端连接至所述电池组充放电输入输出端的正极。
17.作为本实用新型的进一步设置，所述回路控制及状态监测模块包括总压采集电路以及回路控制电路，所述总压采集电路并联在所述继电器两端，用于检测所述继电器两端的总电压，所述回路控制电路与所述继电器连接，用于控制所述继电器闭合或断开，所述总压采集电路以及所述回路控制电路均与所述控制模块连接。
18.作为本实用新型的进一步设置，所述电池管理单元还包括通讯接口，所述通讯接口用于所述电池管理单元与主控制器之间通过can总线通讯。
19.本实用新型的有益效果是：为了实现锂电池在外部负载异常的情况下，电池管理系统还能防止电池过放电，本实用新型的通过在电池管理系统的单片机硬件电路上增加总压采集电路、回路控制电路、电流采集电路、电芯电压采集电路以及电芯过放检测电路，同时在单片机软件上增加对应的算法模块，用于检测回路控制器状态以及外部整车端负载异常状态，并将此类外部负载异常导致锂电池过放的故障转换为永久性故障，从而保证锂电池没有深度过放的风险，使得锂电池不会因为外部负载异常导致深度亏电，保证了电池的使用寿命，而且永久性故障在故障排除完成后可以进行清除，不会增加电池的维修成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型防止锂电池外部负载异常导致过放的电路一实施例结构示意图；
22.图2是本实用新型防止锂电池外部负载异常导致过放的电路另一实施例结构示意图。
23.图中，1、锂电池组；2、回路控制器，21、继电器；3、电池管理单元；4、过放检测模块，41、电芯电压采集电路，42、电芯过放检测电路；5、控制模块；6、电流采集模块，61、电流采集电路；7、回路控制及状态监测模块，71、总压采集电路，72、回路控制电路；8、分流器；9、保险丝；10、通讯接口。
具体实施方式
24.下面将结合具体实施例对本实用新型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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.参见图1，一种防止锂电池外部负载异常导致过放的电路，包括锂电池组1、回路控制器2以及电池管理单元3，电池管理单元3包括过放检测模块4、控制模块5和电流采集模块6，锂电池组1一端与回路控制器2一端连接，回路控制器2另一端连接至电池组充放电输入输出端，锂电池组1另一端与电流采集模块6连接，电流采集模块6另一端连接至电池组充放电输入输出端，过放检测模块4一端与锂电池组1连接，另一端与控制模块5连接，电流采集模块6与过放检测模块4连接；电流采集模块6用于采集充放电回路电流并传输至过放检测模块4；过放检测模块4用于采集锂电池组1的电芯电压，并将电芯电压、充放电回路电流以及锂电池组1的过放信息传输至控制模块5；控制模块5用于根据接收到的电芯电压、充放电回路电流以及过放信息，判断外部负载是否存在异常并执行相应操作。本实用新型提供的防止锂电池外部负载异常导致过放的电路，通过增加过放检测模块4、控制模块5和电流采集模块6，诊断外部负载是否存在异常，控制模块5在根据接收到的电芯电压、充放电回路电流以及过放信息判断外部负载异常状态时，具体是结合整车的充放电策略，判断正常的充电策略是否被正常实施，若策略出现异常，放电量大于充电量，则通过控制模块5进行警告处理并断开充放电回路，也就是使回路控制器2断开，此时电池管理系统会记录故障次数并将故障告知整车，当在指定次数内仍未实现正常的充电策略，则将故障转换为永久故障，系统不再进行启动操作；当故障被转换为永久故障后，需要到整车维修点进行故障排查，在排除故障后，可以通过诊断仪或厂家独家手段进行永久故障的清除，不会增加电池的维修成本。需要说明的是，在诊断外部负载是否存在异常时，锂电池组1会预留一定的电量，满足多次上电恢复所需电量要求，预留的电量与可上电次数相关，厂家可以对其进行标定。本实用新型提供的电路，通过将此类外部负载异常导致锂电池过放的故障转换为永久性故障的方式，避免了锂电池深度放电的风险，使得锂电池不会因为外部负载异常导致深度亏电，保证了电池的使用寿命。
26.参见图1，电池管理单元3还包括回路控制及状态监测模块7，回路控制及状态监测模块7一端与回路控制器2连接，另一端与控制模块5连接，电流采集模块6与控制模块5连接；电流采集模块6用于采集充放电回路电流并传输至控制模块5；回路控制及状态监测模
块7用于采集回路控制器2两端的总电压并传输至控制模块5；控制模块5用于根据接收到的回路控制器2两端的总电压以及充放电回路电流，检测回路控制器2状态是否正常，当外部负载存在异常且回路控制器2状态正常时，控制回路控制器2断开。本实用新型提供的防止锂电池外部负载异常导致过放的电路，通过回路控制及状态监测模块7，可以检测回路控制器2是否正常，当控制模块5检测到外部负载异常时，通过回路控制及状态监测模块7进行检测，判断充放电控制回路是否为可断开状态，如果是，即可通过回路控制及状态监测模块7使回路控制器2断开，从而实现充放电回路断开的功能。如果回路控制器2状态异常，则无法实现外部负载异常时断开充放电回路的功能，因此，回路控制及状态监测模块7的设置，可以确保回路控制器2状态正常，实现断开充放电回路的功能，避免外部负载异常时导致锂电池深度亏电。
27.参见图2，电流采集模块6包括电流采集电路61，锂电池组1的负极端与分流器8一端连接，分流器8另一端连接至电池组充放电输入输出端的负极并接地，电流采集电路61并联在分流器8两端，用于采集分流器8电压用以计算电流，电流采集电路61与控制模块5连接。分流器8实际就是一个阻值很小的电阻，精度高、温漂小，分流器8串联在充放电回路中，当电流流过分流器8时，通过电流采集电路61测量分流器8两端的压降从而计算出回路的电流大小，测量精度高。
28.参见图2，过放检测模块4包括电芯电压采集电路41和电芯过放检测电路42，电芯电压采集电路41与锂电池组1连接，用于采集锂电池组1的电芯电压，电芯过放检测电路42的一端分别与电芯电压采集电路41和电流采集电路61连接，另一端与控制模块5连接，电芯过放检测电路42用于根据电芯电压和充放电回路电流获取当前锂电池组的过放信息，并将过放信息以及电芯电压和充放电回路电流发送至控制模块5。需要说明的是，控制模块5中增加了相应的算法模块外部负载异常诊断模块，通过电芯电压采集电路41采集锂电池组1各个单体电池的电芯电压，同时电流采集电路61采集充放电回路电流，电芯过放检测电路42根据电芯电压和充放电回路电流，判断当前锂电池组1是否处于过放状态，并将过放信息以及电芯电压信息和回路电流信息发送至控制模块5中的外部负载异常诊断模块，外部负载异常诊断模块根据接收到的电芯电压和回路电流以及过放信息即可判断外部负载是否存在异常，电路设计结构简单、功能完善。
29.参见图2，回路控制器2为继电器21，锂电池组1的正极端通过保险丝9与继电器21一端连接，继电器21另一端连接至电池组充放电输入输出端的正极，保险丝9主要是起过载保护作用。回路控制及状态监测模块7包括总压采集电路71以及回路控制电路72，总压采集电路71并联在继电器21两端，用于检测继电器21两端的总电压，回路控制电路72与继电器21连接，用于控制继电器21闭合或断开，总压采集电路71以及回路控制电路72均与控制模块5连接。需要说明的是，控制模块5中增加了相应的算法模块充放电控制回路检测模块，当继电器21控制状态在闭合状态时，通过总压采集电路71检测继电器21两端的总电压并传输至充放电控制回路检测模块，同时电流采集电路61检测回路电流传输至充放电控制回路检测模块，充放电控制回路检测模块根据接收到的总电压以及回路电流进行判断，当继电器21两端电压压差大于5v且5s内无充放电电流时，则判断充放电控制回路为可断开状态，此时电池管理系统会记录故障并将故障告知整车。
30.参见图2，电池管理单元3还包括通讯接口10，通讯接口10用于电池管理单元3与主
控制器之间通过can总线通讯。电池管理系统(bms)主要由一个主控制器(bcu)和多个从控制器(bmu)组成，bcu与bmu之间通过can总线实时通信，bmu主要负责各个单体电池电压、温度等系统参数采集以及电池pack中各个单体之间的均衡控制。
31.工作原理：为了实现锂电池在外部负载异常的情况下，电池管理系统还能防止电池过放电，本实用新型的电池管理系统在单片机硬件电路上增加了总压采集电路71、回路控制电路72和电流采集电路61，同时在单片机软件上增加了对应的算法模块充放电控制回路检测模块，用于检测回路控制器2状态是否正常。当继电器21控制状态在闭合状态时，总压采集电路71采集继电器21两端的总电压传输至控制模块5，电流采集电路61采集充放电回路电流传输至控制模块5，控制模块5内置的算法充放电控制回路检测模块根据接收到的总电压和回路电流进行判断，若继电器21两端电压压差大于5v且5s内无充放电电流，则判断充放电控制回路为可断开状态，此时电池管理系统会记录故障并将故障告知整车。同时电池管理系统在单片机硬件电路上还增加了电芯电压采集电路41和电芯过放检测电路42，在软件上增加了相应的算法模块外部负载异常诊断模块，用于诊断是否存在外部负载异常现象，电芯电压采集电路41采集锂电池组1各个单体电池的电芯电压，电芯过放检测电路42根据电芯电压和回路电流判断当前锂电池组1是否处于过放状态，并将过放信息、电芯电压信息以及回路电流信息发送至控制模块5，控制模块5内置的算法外部负载异常诊断模块根据接收到的电芯电压和回路电流以及过放信息，结合整成充放电策略判断正常充电策略是否被正常实施，若出现策略异常，放电量大于充电量，则进行警告处理并断开充放电回路，记录故障次数，当在指定次数内未实现正常的充电策略，则将故障转换为永久性故障，不再进行启动操作。当故障成为永久性故障后，需要到整车维修点进行故障排查，在排除故障后，可以通过诊断仪或厂家独家手段清除永久故障。